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《22張圖詳解瀏覽器請求數據包如何到達web服務器（搞懂網絡能夠畢業了）》web
0. 粉絲提問
粉絲提問：「咱們的電腦是如何得到路由器自動分配的ip地址，並實現上網的？」windows
粉絲提問，一口君必須知足！好在一口君對網絡協議仍是比較熟悉的，畢竟當年也有幾篇專利，作過的網絡協議模塊一大堆。瀏覽器
【本文默認你們瞭解了IP地址，及其分類】緩存
1、家庭網
這個問題說難不難，可是要想解釋清楚，咱們仍是須要一些基礎知識。服務器
1. 家庭網絡簡介
如上圖是一口君家庭網絡組網環境。微信
-
要鏈接公網，必須經過Modem撥號才能上網，撥號經過pppoe協議撥號 -
wlan路由器的wan口連接ADSL 貓，會動態獲取一個公網IP地址100.87.59.254，在廣域網內，任何一個主機，都可以訪問到該ip地址 -
臺式機、手機、ipad、筆記本等終端能夠經過有線或者無線的方式經過共享無線路由器的wan口訪問公網 -
終端經過路由器的dhcp協議自動獲取的地址是局域網地址，pc得到地址是192.168.0.104，網段是192.168.0.0/24，可是咱們沒法使用該地址直接訪問公網 -
局域網內終端經過共享WAN地址上網，全部走wlan路由器的數據包都要經過NAT協議進行源、目的IP，源、目的端口號的轉換 -
局域網內終端之間通訊運行的是以太網協議，網卡經過mac地址過濾數據幀 -
要獲取局域網內其餘網口的mac地址須要經過arp協議 -
公網內路由器之間數據傳輸通常是ppp協議
WAN口地址：「100.87.59.254」網絡
2. 本地IP地址
一口君的pc是經過無線鏈接的無線路由器。PC網絡信息以下：多線程
ipconfig /all
本機無線網卡信息：app
ip地址:「192.168.0.104」mac地址：「44-33-4C-FF-5A-22」子網掩碼：「255.255.255.0」默認網關：「192.168.0.1」DHCP服務器：「192.168.0.1」
後面幾章咱們普及下一些網絡的基礎知識。
2、router路由器
路由器（Router）是互聯網的主要結點設備。路由器經過路由決定數據的轉發。
轉發策略稱爲路由選擇（routing），這也是路由器名稱的由來（router，轉發者）。
做爲不一樣網絡之間互相鏈接的樞紐，路由器系統構成了基於TCP/IP 的國際互聯網絡Internet 的主體脈絡，也能夠說，路由器構成了Internet的骨架。
第一章圖中的無線路由器就是咱們最經常使用的路由器。
一般有一個wan口，4個物理鏈接網口。既能夠經過網線鏈接，也能夠經過無線鏈接，一般帶寬100M到450M。
此外還有隻有在一些大型的機房中才能看到的大型路由器。這些路由器性能強悍，帶寬可高達T一級。
如下是1個企業級網絡的組網拓撲圖，咱們一般用圖中的圖標表示路由器：
路由器的一些使用規則：
-
路由器工做在IP(網絡)層; -
路由器用來鏈接不一樣的網絡； -
路由器的每個接口都必須是不一樣網段的； -
路由器之間互聯是接口直接鏈接，通常用ppp協議通訊； -
處於不一樣網絡中的2個設備要想互相通訊，必須經過路由器； -
一個成熟穩定的網絡，路由器必須知道每個網絡設備到達另一個網絡的通路，不然會直接丟棄，路由器經過路由表來維護這些通路； -
路由器只解析到數據包的IP層（傳輸層和應用層不會查看）
3、路由表
剛纔咱們說了，公網裏，數據包要想到達目的地，必須經過設備路由器，那麼路由器是如何知道把數據包送到目的地的呢？
就要經過路由表。
1. 「ip頭」
公網中的數據包都是ip數據包，ip數據包頭中有個很是重要的協議字段：「目的地址」。
一口君隨機抓取了一個本機網絡通訊的ip數據包：
如上圖所示， 源ip地址是：192.168.0.104 目的ip地址是：140.246.147.33
很顯然，源地址是一個c類地址，就是本機地址，也是一個私網地址， 目的地址是一個公網地址。
路由器之因此能轉發數據包就是靠路由表和ip數據包的目的ip地址+源ip地址。
2. 路由表
如下是windows下的路由表
route print
路由表中包含了若干個路由條目。
「PC路由條目：」
| 名稱 | 說明 |
|---|---|
| 網絡目標 | 表示要到達某個網段的網絡，能夠查詢該條路由條目 |
| 網絡掩碼 | 點分十進制法，配合網絡目標，可得出最終的目標網絡號 |
| 網關 | 數據包要發送給哪一個網口所在的路由器 |
| 接口 | 表示數據包要從哪一個本地的接口發送出去 |
| 躍點數 | 數據包在網絡中最多能通過多少個路由器，放置數據包在網絡中無限轉發 |
永久路由：
| 網絡地址 | 網絡掩碼 | 網關地址 | 躍點數 |
|---|---|---|---|
| 0.0.0.0 | 0.0.0.0 | 192.168.0.1 | 默認 |
該條路由實際上是一條默認路由，表示若是查找不到路由條目，就將數據包發送給192.168.0.1這個ip地址所在的路由器。
3. 公網中路由器很是的多，路由器是如何知道到達全部的網絡的通路的呢？
一般藉助ospf、rip等協議能夠動態學會到達各個網絡的協議。
廣域網中的設備路由協議更加複雜，每每須要專業的網絡工程師搭建網絡。
此塊內容再也不
4、DHCP+wlan
家用路由器也是路由器一種，只是他只能鏈接兩個網絡，一個是局域網，一個是與運營商鏈接的那個網絡。
無線路由器上設置撥號帳號以及設置無線ssid、密碼在此不討論。
1. PPPOE撥號
家用路由器上網一般是經過PPPoE撥號上網，帳號密碼由運營商提供。
撥號成功後會得到一個公網IP。
若是擁有一個固定的公網IP，那麼此處也能夠設置固定ip。
「一口君當年第一份工做是在ZTE，參與開發的第一個項目就是在路由器中實現PPPoE client模塊，一把辛酸淚啊。」
2. DHCP
DHCP（動態主機配置協議）是一個局域網的網絡協議。指的是由服務器控制一段IP地址範圍，客戶機登陸服務器時就能夠自動得到服務器分配的IP地址和子網掩碼。
如上，地址池地址是192.168.0.100~192.168.0.199；這就是爲何咱們的終端鏈接家用路由器以後，得到地址「192.168.0.104」。
分配動態ip地址的時候，同時也會分配DNS服務器地址和網關地址。這也就是爲何，咱們並無設置任何路由條目，可是咱們能上網的緣由。
如下是鏈接到無線路由器的客戶端的MAC地址和IP地址信息：
3. 局域網
以太網是一種局域網，可是由於如今大部分的局域網均爲以太網，所以通常說起局域網都會默認爲以太網。
以太網是一種總線型局域網，它並非一種具體網絡，而是一種技術規範，由施樂公司建立，並由施樂、Intel和Dec公司聯合開發的局域網規範。
上述家用的無線網絡，大多數是無線局域網，是基於IEEE802.11標準，在這個標準下的無線局域網大多使用的是2.4GHz 或5GHz的射頻。
「工做原理：」
採用載波監聽多點接入/碰撞檢測（CSMA/CD）機制。
以太網中結點均可以收到在網絡中傳送的全部信息。所以，以太網是一種廣播網絡。
「實例：」
總線上的每個工做的計算機都能檢測到 B 發送的數據信號。因爲只有計算機 D 的地址與數據幀首部寫入的地址一致，所以只有 D 才接收這個數據幀。其餘全部的計算機（A, C 和 E）都檢測到不是發送給它們的數據幀，所以就丟棄這個數據幀而不可以收下來。這樣就在具備廣播特性的總線上實現了一對一的通訊。
4. Mac地址
在以太網中，硬件地址又稱爲物理地址，或 MAC 地址，６個字節，共48 位。
IEEE 的註冊管理機構 RA 負責向廠家分配地址字段的前三個字節(即高位 24 位)。
適配器從網絡上每收到一個 MAC 幀就首先用硬件檢查 MAC 幀中的 MAC 地址.
若是是發往本站的幀則收下，而後再進行其餘的處理,不然就將此幀丟棄，再也不進行其餘的處理。
5. ARP
假如咱們要訪問局域網中的另一個pc上的進程，假設咱們只知道對方的IP地址，那麼如何才能知道對方的mac地址呢？
能夠經過ARP協議。
ARP（地址解析）協議是一種解析協議，原本主機是徹底不知道這個IP對應的是哪一個主機的哪一個接口，當主機要發送一個IP包的時候，會首先查一下本身的ARP高速緩存（就是一個IP-MAC地址對應表緩存），若是查詢的IP－MAC值不存在，那麼主機就向網絡發送一個ARP協議廣播包。
這個廣播包裏面就有待查詢的IP地址，而直接收到這份廣播的包的全部主機都會查詢本身的IP地址，若是收到廣播包的某一個主機發現本身符合條件，那麼就準備好一個包含本身的MAC地址的ARP包傳送給發送ARP廣播的主機。
而廣播主機拿到ARP包後會更新本身的ARP緩存（就是存放IP-MAC對應表的地方）。發送廣播的主機就會用新的ARP緩存數據準備好數據鏈路層的的數據包發送工做。
windows 的arp表查詢：
arp -a
如上圖所示，是PC緩存的arp表。其中192.168.0.1 80-8f-1d-c7-a6-07就是無線路由器的LAN口ip地址、MAC地址。
5. NAT
最後一個知識點是，局域網內的終端是如何共用一個wan口來上網的？
主要經過NAT（Network Address Translation，網絡地址轉換）協議來實現的。
NAT是1994年提出的。當在專用網內部的一些主機原本已經分配到了本地IP地址（即僅在本專用網內使用的專用地址），但如今又想和因特網上的主機通訊（並不須要加密）時，可以使用NAT方法。
這種方法須要在專用網鏈接到因特網的路由器上安裝NAT軟件。裝有NAT軟件的路由器叫作NAT路由器，它至少有一個有效的外部全球IP地址。這樣，全部使用本地地址的主機在和外界通訊時，都要在NAT路由器上將其本地地址轉換成全球IP地址，才能和因特網鏈接。
另外，這種經過使用少許的公有IP 地址表明較多的私有IP 地址的方式，將有助於減緩可用的IP地址空間的枯竭。在RFC 2663中有對NAT的說明。
「舉例：」
通過NAT轉換的數據包IP地址替換見下圖：
如上圖所示：
-
從局域網內部發往路由器的數據包，源ip：192.168.0.104，通過路由器以後源ip替換爲WAN口地址：100.87.59.254 -
從服務器返回的數據包目的ip地址：100.87.59.254，通過路由器以後又被替換成了192.168.0.104，這樣數據包就能夠發送到局域網內部的某個終端了
5、 總結
綜上，咱們可知，粉絲的問題答案：
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路由器的IP地址分wan口和lan口，wan口地址是PPPoE撥號時運營商的其餘設備分配的用於公網尋址，lan口地址在路由器中設置, 用於和局域網內終端通訊 -
終端鏈接無線路由器時，路由器經過dhcp協議給終端分配了動態ip地址，經過DHCP的地址池能夠設置分配的ip地址的範圍 -
分配ip地址的時候，同時終端會將無線路由器的lan口地址設置爲本身的默認網關，因此pc訪問外網，全部的數據包都會發送給網關，就是無線路由器 -
當用戶要訪問外網的時候，須要知道網關的mac地址，若是arp緩存中沒有對應的的arp條目，那麼就經過arp協議找到lan口的mac地址，由於網關地址已分配 -
局域網內終端經過共享WAN地址上網，全部走wlan路由器的數據包都要經過NAT協議進行源、目的IP，源、目的端口號的轉換
其餘網友提問彙總
4. 粉絲提問|c語言：如何定義一個和庫函數名同樣的函數，並在函數中調用該庫函數
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