局域网中路由器&网卡

Posted 2020-10-27 wade&luffy

网卡

唯一的标志 MAC地址：14:21:S8:8B:44:89 昵称：TP-Link-4489

如何获取局域网IP？

DHCP(动态主机配置协议)

DHCP 服务器可以动态的分配地址。

1）网卡(TP-Link-4489)向局域网发送一个报文以获取自己在局域网中的IP地址。

网卡工作在数据链路层， 必须得知道对方的MAC地址才能发信，如果不知道就对外广播， 那就是所有局域网内的电脑都会收到。

报文包括：

应用层的DHCP发现报文， 然后被一个UDP的报文封装，然后再被一个IP的数据报封装，然后再被以太网数据链路层的数据报封装。

 

通过网线发给了交换机。  交换机看到FF:FF:FF:FF:FF:FF， 立刻转发给了所有连到交换机的设备。

2）局域网里可能有多台DHCP服务器，每台服务器都会跟进MAC和端口进行回复，里面包含了分配给你的IP地址和DHCP服务器地址。

3）需要网卡(TP-Link-4489)选择一个DHCP服务器地址并进行回复确认分配的IP。

4）DHCP会返回一个确认消息，包括网关路由器的地址 , DNS服务器的地址，当然还有IP地址。

最终，网卡(TP-Link-4489)得到了：自己在局域网中的IP : 192.168.1.2，网关路由器：192.168.1.1，DNS服务器：202.152.219.74

如何访问外网？

最直接获取域名IP地址的方式：

发件人： 192.168.1.2    (网卡(TP-Link-4489))

收件人： 202.152.219.74   (DNS服务器)

内容：  给我www.baidu.com的IP地址 

存在的问题：

1. 网卡是数据链路层的需要通过mac地址通信
2. DNS服务器不在我们的局域网内，要把这个发给网关路由器(有一个与ISP网络相连的外网IP地址89.32.288.156)，由他转给DNS服务器的。
3. 网关路由器的MAC地址是什么呢？

ARP(地址解析协议)

通过广播查询一个IP地址对应的MAC地址。

收件人： FF:FF:FF:FF:FF:FF　（同一子网内的所有电脑）

发件人： 14:21:S8: 8B:44:89  (网卡(TP-Link-4489))

内容：网关路由器（192.168.1.1)， 给我你的MAC地址！

通过返回信息获取网关路由器的mac地址(28:91:S8:3A:44:55)并进行保存。

NAT(网络地址转换)

发给网关路由器查询域名对应的IP：

发件人： 14:21:S8: 8B:44:89  (网卡(TP-Link-4489))

收件人： 28:91:S8:3A:44:55   (网关路由器)

内容： DNS服务器(202.152.219.74)  给我www.baidu.com的IP地址

把数据链路层的封装去掉， 发现IP数据包中的目标地址是 202.152.219.74， 网关就知道这是要向外网发出请求了。
于是把IP数据包中的源地址192.168.1.2 替换成网关的外网地址  89.32.288.156。
创建一个新的端口号1029， 把TCP数据包中的源端口也替换掉， 数据包就变成了这个样子：

把源地址和源端口都替换了， 其实就是让外部的网络认为这是网关路由器发出的， 而局域网内的网卡对外是不可见的。

这就是网络地址转换，网关路由器需要保存一份NAT转换表，譬如LAN端192.168.1.2:1028-->202.152.219.74:1029

当回复到达路由器时去掉数据链路层的封装，发现TCP和IP数据报中包含这样的信息：目的地IP : 202.152.219.74 , 端口 1029 ，根据NAT转换表，把数据报中的IP地址和端口号改了发回给网卡(TP-Link-4489)。

UPnP

网卡主动要求网关路由器建立一个NAT映射 (192.168.1.2 : 4096) <-> (61.52.247.112: 3001)。 

此时此网关的某个端口就是某块网卡专用了，此网卡的此端口就可以成为网卡与外界交流的专线。