《網絡是怎樣連接的》計網第三章：從網線到網絡設備

三.從網線到網絡設備

1.數據包發送到互聯網的過程

客戶端-集線器-交換機-路由器-互聯網接入路由器-互聯網

2.雙絞線：兩根信號線爲一組纏繞

其他設備泄露的電磁波：螺旋狀的接法能夠使得電磁波在相鄰的網線段中產生電流的方向相反而抵消

相鄰網線中信號的泄露：雙絞線的節距（交點之間的距離）不同，有些地方是正信號距離近，有些地方是負信號距離近，產生的噪聲是相反的，會互相抵消

3.集線器

MDI：RJ_45和信號收發模塊直連

MDI-X：交叉接線

中繼電路：接收到的數據信號廣播到集線器上所有接口，通過接口發送給所有設備（以太網的重要特徵就是「廣播」）

4.交換機

1.交換機的一個網線接口和後面的電路部分加在一起稱爲一個端口接收包信息之後，查詢MAC地址表判斷是否有對應的連接接口，如果有則將包轉發到該接口上，如果沒得，那麼就廣播到除了原端口外的所有端口

2.MAC地址表的更新：1、每次接收發送方的MAC及輸入端口號會被寫入 2、定期刪除地址表某條記錄

3.交換機的作用：幫助集線器完成與互聯網的連接，因此如果發出端口和輸入端口相同，那麼集線器會廣播一次，交換機又會發送一次，重複，所以交換機一旦發現一個包要返回原端口，那麼就會丟棄這個包

5.自動切換

1. 半雙工：網線中只能有一個信息，如要發送，需要等待，如果發送了碰撞，那麼會通知所有設備中斷，直到MAC的隨機等待時間結束，每次碰撞後的重發隨機時間都會加倍 全雙工：半雙工是由於集線器的存在
2. 能夠自動完成工作模式的切換，還能探測對方的傳輸速率並進行自動切換，這種自動切換功能稱爲自動協商
3. 速率探測：維持固定週期的信號脈衝，奇數位置告知傳輸速率，偶數位置告知工作狀態等；通過脈衝查找到優先級表中雙方都支持的模式

6.路由器

1. 轉發模塊：判斷包的傳遞方向

2. 端口模塊：實現包的收發

3. 委託端口模塊將數據接收進來，再利用轉發模塊完成發送方向的查詢，委託端口模塊完成數據的發送

4. 路由器的每個端口都有着對應的MAC和IP，而交換機只是完成數據的轉發

5. 路由器匹配時只是完成互聯網區域間的信息發送，因此路由表中的IP匹配只會匹配網絡號，忽視主機號（還可能存在路由聚合：多個IP聚合成一個子網IP），而交換機需要完全匹配IP;

6. 路由表：

   1. 目標地址：只匹配網絡號
   2. 子網掩碼：需要匹配多少位IP
   3. 網關
   4. 接口：路由器上的那個位置
   5. 躍點數：越小表示距離越近

7. 工作過程

   1. 信號到達網線，PHY、MAC將信號轉換爲數字信號，進行FCS檢驗，若無誤再進行MAC地址的檢驗
   2. 根據IP從路由表中找到自身對應端口（最長IP匹配，躍點數小優先，默認路由轉發），更新IP頭部的TTL，進行分片
   3. 根據端口選擇對應的信號轉換類型，最後加上MAC地址（ARP）

8. 路由器負責告知下一個通信對象的IP,MAC等信息，並委託交換機進行數據的傳輸

9. 地址轉換：規定某些地址用於內網（私有地址），固定地址稱爲公有地址，防火牆和地址轉換設備都能完成公有地址：端口 轉變成 私有IP：端口 端口會隨機選擇一個空閒端口 最終被保存；從互聯網訪問內網時，由於表中可能沒有對應的私有IP地址和端口，因此根本找不到對應的公有IP，所以沒得辦法發送

   10.0.0.0~10.255.255.255 172.16.0.0~172.31.255.255 192.168.0.0~192.168.255.255

10. 過濾包：根據不同的頭部以及對應的規則完成包的過濾