不同子网络中的通信过程

从输入www.baidu.com经历了什么

一、DNS（网址->IP）

 二、ARP（IP->MAC）

1. A->B：有数据发送，数据封装ip之后发现没有主机B的mac地址。然后ARP在本网段广播：检查目标地址和源地址是否在同一网段，①在同一网段，返回目标ip对应的mac。②不在同一网段，需要默认网关的ip和mac信息。（局域网默认网关一般可以由路由器充当）。
2. 显然不在一个网段。主机将数据包先放到缓存中，然后广播ARP查询报文：封装自己的mac地址为源mac，目的mac地址全写F（作为广播地址），请求本局域网的默认网关mac地址。
3. 路由器收到广播数据包，发现是请求自己的mac地址。首先将源地址的mac添加到自己的mac地址表中。然后路由器单播一个ARP应答：封装自己的ip地址为源ip自己的mac地址为源mac，主机A的ip为目的IP主机A的mac为目的mac。
4. 主机（A）收到应答包后，将默认网关mac地址+目的地址ip（跨网关通信，其他网段ip地址对应的mac均为默认网关的mac），然后将缓存中的数据包，封装默认网关mac地址后进行发送。（前面已经封装了目的ip）。
5. 路由收到数据包，检查目的ip地址，发现不是给自己的，需要进行路由，然后查询路由表，确定是需要发往另外一个网段中B的ip地址。路由发送之前查询mac地址表，发现没有主机B的映射。路由器广播arp请求查询主机B的mac地址（原理同2、3步，主机B收到请求后首先会添加网关的mac地址，然后单播回复arp请求）。
6. 路由器得到主机B的mac地址映射后，也将其添加到路由器的mac地址表中，重新封装数据包的源地址mac和ip（路由器的ip和mac作为源地址，目的地址仍然是主机B信息），发送给主机B。（多级网关（路由）就这样一级一级下去）。
7. 主机B收到数据之后，进行处理，发送过程结束。
8. 如果主机B收到数据后进行回复，主机B会进行地址判断，不在同一网段，然后决定是否将数据发送给网关，主机B查询mac地址表获得网关mac地址，将数据封装后发送（arp地址解析的过程不再需要了，mac地址表条目有一定的有效时间），网关收到数据后直接查询mac表，将二层帧mac地址更改为A的mac发送出去。如此，主机A收到主机B的回复。

综上，跨网段通信过程中有以下过程：

1、判断地址是否同一网段；
2、查询目的ip地址对应的mac地址（发送arp请求）；

此外需注意点：

1、ARP请求以广播发送（1对n）、以单播回应（1对1）；
2、路由器隔离广播。每一个网段都是独立的广播域（arp只能在本网段广播）；
3、跨越网段通信需要使用默认网关的mac地址；

三、NAT（不同子网下设备地址的映射）

跨网段通信需要使用网关建立链接；(局域网1到局域网2，此情况下一般路由器充当网关)；
局域网访问公网服务器需要使用NAT网关进行地址映射；

1、局域网中的一台主机 A如何与外网服务器通信？
        局域网中的主机A，想要访问外网服务器时，是通过NAT，将局域网ip地址+端口映射成外网ip地址+端口（NAT网关会记录映射表）。也就是说要与外网地址通讯，实际上也是需要一个外网地址。

2、服务器的返回数据包，是如何找到内网的客户端主机A，并将数据传给主机A上运行的程序P呢？
        服务器返回消息时，返回到NAT，NAT根据映射表找到当时局域网内的ip+端口，并发送到局域网内的目标机器上，并发给对应的程序P；（ip+端口号确定应用程序P）。

四、其他基础

1、局域网使用的IP地址范围：

        A类地址:10.0.0.0 - 10.255.255.255
        B类地址:172.16.0.0 - 172.31.255.255
        C类地址:192.168.0.0 -192.168.255.255

2、TCP/IP四层模型常用协议：

        应用层：http、DNS、FTP
        传输层：TCP/UDP
        网络层：IP、ICMP（ping命令，核心也就是发送ARP报文进行地址探测）
        网络接口层：ARP（ip->mac）、RARP（mac->ip）

3、OSI7层模型下设备工作层：

        路由器：网络层
        交换机：数据链路层
        集线器：物理层