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三.从网线到网络设备

1.数据包发送到互联网的过程

客户端-集线器-交换机-路由器-互联网接入路由器-互联网

2.双绞线：两根信号线为一组缠绕

其他设备泄露的电磁波：螺旋状的接法能够使得电磁波在相邻的网线段中产生电流的方向相反而抵消

相邻网线中信号的泄露：双绞线的节距（交点之间的距离）不同，有些地方是正信号距离近，有些地方是负信号距离近，产生的噪声是相反的，会互相抵消

3.集线器

MDI：RJ_45和信号收发模块直连

MDI-X：交叉接线

中继电路：接收到的数据信号广播到集线器上所有接口，通过接口发送给所有设备（以太网的重要特征就是“广播”）

4.交换机

1.交换机的一个网线接口和后面的电路部分加在一起称为一个端口接收包信息之后，查询MAC地址表判断是否有对应的连接接口，如果有则将包转发到该接口上，如果没得，那么就广播到除了原端口外的所有端口

2.MAC地址表的更新：1、每次接收发送方的MAC及输入端口号会被写入 2、定期删除地址表某条记录

3.交换机的作用：帮助集线器完成与互联网的连接，因此如果发出端口和输入端口相同，那么集线器会广播一次，交换机又会发送一次，重复，所以交换机一旦发现一个包要返回原端口，那么就会丢弃这个包

5.自动切换

1. 半双工：网线中只能有一个信息，如要发送，需要等待，如果发送了碰撞，那么会通知所有设备中断，直到MAC的随机等待时间结束，每次碰撞后的重发随机时间都会加倍 全双工：半双工是由于集线器的存在
2. 能够自动完成工作模式的切换，还能探测对方的传输速率并进行自动切换，这种自动切换功能称为自动协商
3. 速率探测：维持固定周期的信号脉冲，奇数位置告知传输速率，偶数位置告知工作状态等；通过脉冲查找到优先级表中双方都支持的模式

6.路由器

1. 转发模块：判断包的传递方向

2. 端口模块：实现包的收发

3. 委托端口模块将数据接收进来，再利用转发模块完成发送方向的查询，委托端口模块完成数据的发送

4. 路由器的每个端口都有着对应的MAC和IP，而交换机只是完成数据的转发

5. 路由器匹配时只是完成互联网区域间的信息发送，因此路由表中的IP匹配只会匹配网络号，忽视主机号（还可能存在路由聚合：多个IP聚合成一个子网IP），而交换机需要完全匹配IP;

6. 路由表：

   1. 目标地址：只匹配网络号
   2. 子网掩码：需要匹配多少位IP
   3. 网关
   4. 接口：路由器上的那个位置
   5. 跃点数：越小表示距离越近

7. 工作过程

   1. 信号到达网线，PHY、MAC将信号转换为数字信号，进行FCS检验，若无误再进行MAC地址的检验
   2. 根据IP从路由表中找到自身对应端口（最长IP匹配，跃点数小优先，默认路由转发），更新IP头部的TTL，进行分片
   3. 根据端口选择对应的信号转换类型，最后加上MAC地址（ARP）

8. 路由器负责告知下一个通信对象的IP,MAC等信息，并委托交换机进行数据的传输

9. 地址转换：规定某些地址用于内网（私有地址），固定地址称为公有地址，防火墙和地址转换设备都能完成公有地址：端口 转变成 私有IP：端口 端口会随机选择一个空闲端口 最终被保存；从互联网访问内网时，由于表中可能没有对应的私有IP地址和端口，因此根本找不到对应的公有IP，所以没得办法发送

   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. 过滤包：根据不同的头部以及对应的规则完成包的过滤