在家中访问一个网站的思考

1、家庭网络简介

• 要连接公网，通过 Modem 光猫 pppoe 拨号。
• wlan路由器的wan口链接ADSL 猫，一般情况下会动态获取一个公网IP地址，在广域网内，任何一个主机，均可以访问到该ip地址。
• 终端可以通过有线或者无线的方式通过共享无线路由器的wan口访问公网。
• 台式机、手机、ipad、笔记本等终端通过路由器的dhcp协议自动获取的地址是局域网地址。
• 局域网内终端通过NAT协议进行源、目的IP，源、目的端口号的转换后共享WAN口地址上网。
• 局域网内终端之间通信可通过arp协议学习其他网口的mac地址，网卡通过mac地址过滤数据帧。
• 公网内路由器之间数据传输一般是ppp协议。

2、家庭WLAN + DHCP

家用路由器也是路由器一种，只是他只能连接两个网络，一个是局域网，一个是与运营商连接的那个网络。

2.1、家庭路由器PPPOE拨号

• 家用路由器上网通常是通过PPPoE拨号上网，账号密码由运营商提供。
• 拨号成功后会获得一个公网IP。如果拥有一个固定的公网IP，那么此处也可以设置固定ip。

1. 登录管理界面
   以TP-LINK为例，打开 http://192.168.1.1网页，在弹出的设置管理密码界面中，设置6~15位的管理密码，点击 确定，登录路由器管理界面。
   

2. 选择上网方式： PPPoE（ADSL虚拟拨号）
   

3. 输入上网宽带账号和密码
   

4. 设置无线参数
   SSID 即无线网络名称（可根据实际需求设置），选中 WPA-PSK/WPA2-PSK 并设置 PSK密码，点击 下一步。
   

5. 设置完成，重启，查看 WAN口状态
   

2.2、DHCP（动态主机配置协议）

路由器开启dhcp并配置一个IP地址范围，开启DHCP客户端的主机接入LAN网络时就可以自动获得DHCP分配的IP地址、子网掩码、租期、网关、DNS等配置信息。

如上地址池是192.168.2.100~192.168.2.199；终端连接家用路由器之后会获得地址其中的一个地址。

2.3、接入家庭网的主机IP地址

我的笔记本是通过无线路由器连接的无线Wi-Fi。本机无线网卡信息配置信息如下：

ipconfig /all

2.4、家庭总线型以太网

基于IEEE802.11标准的无线局域网大多使用的是 2.4GHz 或 5GHz 的射频。

如下总线型网络中，主机B向主机D发送数据，总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。由于只有计算机 D 的MAC地址与数据帧首部的目标MAC地址一致，因此只有 D 才接收这个数据帧。其他所有的计算机（A, C 和 E）都检测到不是发送给它们的数据帧，因此就丢弃这个数据帧而不能够收下来。这样就在具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。

随机访问 介质访问控制 协议 对比：
ALOHA 协议：不听就说 ;
CSMA 协议：先听再说 ;
CSMA/CD 协议：先听再说 , 边听边说 ;
CSMA/CA 协议：先听再说 , 边听边说 ;

CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection）载波监听多点接入 / 碰撞检测 【有线】。
CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance）载波监听多点接入 / 碰撞避免 【无线】。

2.5、Mac地址

• 在以太网中，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址，６个字节，共48 位。
• IEEE 的注册管理机构 RA 负责向厂家分配地址字段的前三个字节(即高位 24 位)。
• 适配器从网络上每收到一个数据帧就首先用硬件检查数据帧中的 MAC 地址，如果是发往本站的帧则收下进行其他的处理；否则就将此帧丢弃不再进行其他的处理。

2.6、ARP协议

假如我们要访问局域网中的另外一个pc上的进程，假设我们只知道对方的IP地址，那么如何才能知道对方的mac地址呢？可以通过ARP协议。

ARP（地址解析）协议是一种解析协议，本来主机是完全不知道这个IP对应的是哪个主机的哪个接口，当主机要发送一个IP包的时候，会首先查一下自己的ARP高速缓存（就是一个IP-MAC地址对应表缓存），如果查询的IP－MAC值不存在，那么主机就向网络发送一个ARP协议广播包。

这个广播包里面就有待查询的IP地址，而直接收到这份广播的包的所有主机都会查询自己的IP地址，如果收到广播包的某一个主机发现自己符合条件，那么就准备好一个包含自己的MAC地址的ARP包传送给发送ARP广播的主机。

而广播主机拿到ARP包后会更新自己的ARP缓存（就是存放IP-MAC对应表的地方）。发送广播的主机就会用新的ARP缓存数据准备好数据链路层的的数据包发送工作。

Windows 的arp表查询

arp -a

2.7、IP协议 & UDP/TCP协议

2.8、NAT（Network Address Translation，网络地址转换）

NAT将有助于减缓可用的IP地址空间的枯竭。在RFC 2663中有对NAT的说明。经过NAT转换的数据包IP地址替换见下图：

1. 从局域网内部发往路由器的数据包，源ip和源port【10.0.0.1:3345】，经过路由器之后源ip和源port替换为【138.76.29.7:5001】。
2. 从服务器返回的数据包的目的ip和目的port【138.76.29.7:5001】，经过路由器之后目的ip和目的port替换为【10.0.0.1:3345】。
3. 完美。

3、Router路由器

路由器（Router）是互联网的主要结点设备。路由器通过路由策略决定数据的转发。
作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于TCP/IP 的国际互联网络Internet 的主体脉络。

家庭常用的路由器通常有一个Wan口，4个Lan口。既可以通过网线连接，也可以通过无线连接，通常带宽100M到1000M。
还有在大型机房中性能强悍的带宽可高达T级大型路由器。

以下是1个企业级网络的组网拓扑图，我们通常用图中的图标表示路由器：企业级网络拓扑结构

路由器的一些使用规则：

• 路由器工作在IP(网络)层;
• 路由器用来连接不同的网络；
• 路由器的每一个接口都必须是不同网段的；
• 路由器之间互联是接口直接连接，一般用ppp协议通信；
• 处于不同网络中的2个设备要想互相通信，必须通过路由器；
• 一个成熟稳定的网络，路由器必须知道每一个网络设备到达另外一个网络的通路，否则会直接丢弃，路由器通过路由表来维护这些通路；
• 路由器只解析到数据包的IP层（传输层和应用层不会查看）

3.1、源IP & 目的IP

公网中的数据包都是ip数据包，ip数据包头中有个非常重要的协议字段：「目的地址」。

一口君随机抓取了一个本机网络通信的ip数据包：

如上图所示， 源ip地址是：192.168.0.104 目的ip地址是：140.246.147.33

很显然，源地址是一个c类地址，就是本机地址，也是一个私网地址， 目的地址是一个公网地址。

路由器之所以能转发数据包就是靠路由表和ip数据包的目的ip地址+源ip地址。

3.2、路由表

以下是windows下的路由表 windows路由表
route print

路由表中包含了若干个路由条目。

「PC路由条目：」

名称	说明
网络目标	表示要到达某个网段的网络，可以查询该条路由条目
网络掩码	点分十进制法，配合网络目标，可得出最终的目标网络号
网关	数据包要发送给哪个网口所在的路由器
接口	表示数据包要从哪个本地的接口发送出去
跃点数	数据包在网络中最多能经过多少个路由器，放置数据包在网络中无限转发

永久路由：

网络地址	网络掩码	网关地址	跃点数
0.0.0.0	0.0.0.0	192.168.0.1	默认

该条路由其实是一条默认路由，表示如果查找不到路由条目，就将数据包发送给192.168.0.1这个ip地址所在的路由器。

3.3、路由器是如何知道到达所有的网络的通路的呢？

通常借助ospf、rip等协议可以动态学会到达各个网络的协议。
广域网中的设备路由协议更加复杂，往往需要专业的网络工程师搭建网络。

4、 总结

综上，我们可知，粉丝的问题答案：

1. 路由器的IP地址分wan口和lan口，wan口地址是PPPoE拨号时运营商的其他设备分配的用于公网寻址，lan口地址在路由器中设置, 用于和局域网内终端通信
2. 终端连接无线路由器时，路由器通过dhcp协议给终端分配了动态ip地址，通过DHCP的地址池可以设置分配的ip地址的范围
3. 分配ip地址的时候，同时终端会将无线路由器的lan口地址设置为自己的默认网关，所以pc访问外网，所有的数据包都会发送给网关，就是无线路由器
4. 当用户要访问外网的时候，需要知道网关的mac地址，如果arp缓存中没有对应的的arp条目，那么就通过arp协议找到lan口的mac地址，因为网关地址已分配
5. 局域网内终端通过共享WAN地址上网，所有走wlan路由器的数据包都要通过NAT协议进行源、目的IP，源、目的端口号的转换