故事就從一個車轱轆說起吧。先來看一個車轱轆。

　　輻條從車轱轆邊緣，一直匯聚到 中心的軸，這個軸在英文里叫hub。

　　而我們今天要講到的集線器，英文里也叫hub。

　　都叫hub，多少有點(diǎn)關(guān)系，看下這面這個圖大概能明白，其實(shí)兩者有點(diǎn)像。

　　hub的由來

　　大概想表達(dá)的意思是，它是匯聚網(wǎng)線的中心，因此就叫集線器。

　　所以可以理解，大家常逛的 Github，Docker Hub, 還有P**hub ，都是為了表達(dá)它們是某類資源的中心了吧。

　　那么集線器是什么呢？那就要從電腦是怎么互聯(lián)的這個話題說起。

　　小學(xué)的時候，有一種網(wǎng)吧，它其實(shí)是不能上外網(wǎng)的。也就是不能打開度娘，不能搜索資料。

　　不能上網(wǎng)的網(wǎng)吧還能叫網(wǎng)吧？

　　能。雖然不能上外網(wǎng)，但網(wǎng)吧老板可以把很多臺機(jī)子連起來，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)吧內(nèi)互聯(lián)，形成一個局域網(wǎng)（Local Area Network，簡稱LAN）。

　　網(wǎng)吧內(nèi)互聯(lián)之后，就可以放上各種游戲，比如CS，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)吧內(nèi)對線。

　　這種網(wǎng)吧有種好處，沒有那么多鍵盤俠。

　　畢竟你不知道什么時候鍵著鍵著，對方就順著網(wǎng)線找過來了。

　　對戰(zhàn)直接從線上轉(zhuǎn)移到線下了。

　　因此大家打游戲都很和諧，客氣，場面十分感人就是了。

　　那么網(wǎng)吧內(nèi)的電腦是怎么互聯(lián)呢？

　　一根網(wǎng)線互聯(lián)電腦

　　從最簡單的場景說起，假設(shè)網(wǎng)吧內(nèi)只有兩臺電腦

　　兩臺電腦互聯(lián)

　　隨便連根網(wǎng)線就能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)嗎？

　　當(dāng)然不是。

　　還記得網(wǎng)絡(luò)分層嗎?

　　數(shù)據(jù)如果要進(jìn)行傳輸，會從A電腦經(jīng)過這些網(wǎng)絡(luò)分層把消息組裝好，再到B電腦層層解包。

　　網(wǎng)線，只是代替了上面的灰色部分，實(shí)現(xiàn)物理層上互聯(lián)。

　　如果想要兩臺電腦互聯(lián)成功，還需要確保每一層所需要的步驟都要做到位，這樣數(shù)據(jù)才能確保正確投送并返回。

　　我們自頂向下，從細(xì)節(jié)開始說一下實(shí)現(xiàn)互聯(lián)需要做什么。

　　應(yīng)用層

　　該層的網(wǎng)絡(luò)功能由應(yīng)用本身保證。

　　假設(shè)兩臺電腦是打算用游戲進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，那么該應(yīng)用層的功能由游戲程序保證。

　　傳輸層

　　絕大部分游戲用的傳輸層協(xié)議都是TCP，我們可以看下TCP報頭。

　　這里面我們需要關(guān)注的是源和目的端口，這個可以定位到這臺電腦上哪個進(jìn)程在收發(fā)數(shù)據(jù)。

　　這兩個端口信息一般是游戲內(nèi)部已經(jīng)填好。

　　AB兩臺電腦，其中一臺作為服務(wù)端啟動，比如A，起了個服務(wù)器進(jìn)程。

　　服務(wù)器會開放一個固定的端口，比如27015。這就是目的端口。

　　這時候A和B都可以搜索到這個服務(wù)器。啟動一個客戶端進(jìn)程，連接進(jìn)入A的服務(wù)器進(jìn)程。

　　而源端口，則由A和B自己生成。

　　網(wǎng)絡(luò)層

　　上圖除了端口，我們還看到一個192.168.0.105，這個就是A的IP地址。

　　我們看一下IP層的報文頭。

　　這里面需要關(guān)注是源和目的IP地址。

　　如果兩臺電腦想通過一根網(wǎng)線進(jìn)行消息通信，那么他們需要在一個局域網(wǎng)內(nèi)。

　　這意味著，他們的子網(wǎng)掩碼需要一致。局域網(wǎng)內(nèi)，假設(shè)子網(wǎng)掩碼是 225.225.225.0，會認(rèn)為 192.168.0.x 這些IP都屬于一個局域網(wǎng)。所以當(dāng)A的IP地址是192.168.0.105 時，那么B的IP地址可以配成192.168.0.106 。

　　關(guān)于IP這一塊是啥，后面會細(xì)講，大家如果沒明白我說的是啥，不要急。

　　組裝好網(wǎng)絡(luò)層報頭后，數(shù)據(jù)包傳入到數(shù)據(jù)鏈路據(jù)層。

　　數(shù)據(jù)鏈路層

　　以上解決了網(wǎng)絡(luò)層的互聯(lián)，而在數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)包里需要拼接上MAC報頭。先看下MAC報頭長什么樣子。

　　其中需要關(guān)心的是標(biāo)紅的源和目的MAC地址。MAC地址可以粗略理解是這臺電腦網(wǎng)卡的唯一標(biāo)識。大概長這樣

　　28:f9:d3:62:7d:31

　　源和目的地址，在發(fā)送消息的時候就會被填上。

　　但是A只知道自己的MAC地址，怎么才能知道B的MAC地址呢？

　　這時候需要ARP協(xié)議。

　　ARP（Address Resolution Protocal），即地址解析協(xié)議。用于將IP地址解析為以太網(wǎng)的MAC地址的協(xié)議。

　　在局域網(wǎng)中，當(dāng)主機(jī)A有數(shù)據(jù)要發(fā)送給主機(jī)B時，A必須知道B的IP地址。

　　但是僅僅有IP地址還是不夠的，因?yàn)镮P數(shù)據(jù)報文還需要在數(shù)據(jù)鏈路層封裝成幀才能通過物理網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。因?yàn)榘l(fā)送端還必須有接收端的MAC地址，所以需要一個從IP地址到MAC地址的映射。ARP就是干這事情的協(xié)議。

　　A查本地ARP表發(fā)現(xiàn)B的IP和MAC映射關(guān)系不存在

　　A通過ARP廣播的形式向局域網(wǎng)發(fā)出消息，詢問某IP對應(yīng)的MAC地址是多少。比如A此時知道B的IP，但并不知道B的MAC地址是多少，就會嘗試在局域網(wǎng)內(nèi)發(fā)起ARP廣播，詢問局域網(wǎng)下所有機(jī)器，哪個機(jī)器的IP與B的IP一致。

　　B收到這個ARP消息，發(fā)現(xiàn)A要問的IP與自己的IP一致，就會把自己的MAC地址作為應(yīng)答返回給A。

　　此時A就知道了B的MAC地址，順便把消息記錄到本地ARP表里，下次直接用表里的關(guān)系就行，不需要每次都去問。

　　物理層

　　從數(shù)據(jù)鏈路層到物理層，數(shù)據(jù)會被轉(zhuǎn)為01比特流。

　　此時需要把比特流傳到另一臺電腦。

　　通過一根網(wǎng)線，兩段水晶頭插入網(wǎng)口，把兩臺電腦連起來。

　　但對網(wǎng)線有一些要求。

　　這根網(wǎng)線兩端的水晶頭需要采用交叉互聯(lián)法。

　　水晶頭里有8根線，注意上圖里的顏色，是有順序的。第1、2根線起著收信號的作用，而第3、6腳發(fā)信號的作用。將一端的1號和3號線、2號和6號線互換一下位置，就能夠在物理層實(shí)現(xiàn)一端發(fā)送的信號，另一端能收到。

　　當(dāng)然，現(xiàn)在有些網(wǎng)卡有自適應(yīng)的功能，就算是直連互聯(lián)法的線，也能有交叉互聯(lián)法的效果。如果你用的是這種網(wǎng)卡，就當(dāng)我物理層這塊什么都沒說吧。

　　互聯(lián)

　　此時，在確保關(guān)閉防火墻的前提下，可以嘗試從A電腦中ping一下B，再從B電腦中ping一下A。如無意外，都能ping通。

　　A給B發(fā)個消息，從應(yīng)用層到數(shù)據(jù)鏈路層，會分別加上A和B的各種''身份信息"。比如在傳輸層會加上A和B的應(yīng)用端口號，在網(wǎng)絡(luò)層加上源和目的IP，在數(shù)據(jù)鏈路層會加上源和目的網(wǎng)卡的MAC頭部信息。

　　B收到消息后逐層解包，驗(yàn)證，最后順利到達(dá)應(yīng)用層。實(shí)現(xiàn)AB兩臺機(jī)器消息互通。

　　至此游戲就能正常聯(lián)機(jī)對線，兩臺電腦互聯(lián)成功！

　　什么是集線器

　　兩個人打cs，總會覺得無聊，但是每臺電腦又只有一個網(wǎng)線口。

　　想要邀請更多的人一起玩，怎么辦？

　　那就要回到文章開頭提到的集線器（hub）了。

　　這是個工作在物理層的設(shè)備。

　　有多個網(wǎng)口，很好的解決了電腦上只有一個網(wǎng)口的問題，可以做到多臺電腦的網(wǎng)線都插入到集線器上。

　　同時工作原理也非常簡單，會把某個端口收到的數(shù)據(jù)，輸入到中繼電路。

　　中繼電路的基本功能是將輸入的信號廣播到集線器的所有端口上。

　　簡單來說就是無腦復(fù)制N份到其余N個端口上。

　　數(shù)據(jù)復(fù)制到N個端口后。對應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)到N臺機(jī)器里。

　　集線器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　說到這里，已經(jīng)對集線器有個大概認(rèn)識了。

　　接下來，我們看下集線器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

　　從A網(wǎng)口進(jìn)入集線器的消息，此時還是電信號。這里經(jīng)過一個PHY模塊。

　　要理解PHY模塊的作用，首先要先了解每個網(wǎng)口，都可能接著網(wǎng)線（廢話），而每根網(wǎng)線的傳輸?shù)母袷蕉际怯锌赡懿煌摹６鳳HY的作用，就是把這些格式轉(zhuǎn)化為一個通用的格式。

　　舉個例子。PHY就好比一個翻譯器，有的人說英文，有的人說日文。但是PHY，會把它統(tǒng)一轉(zhuǎn)為普通話，給內(nèi)部電路處理。內(nèi)部電路處理完之后，再經(jīng)過PHY模塊，轉(zhuǎn)為英語，或日文從對應(yīng)網(wǎng)口里輸出。

　　經(jīng)過PHY的處理后，以電信號的形式輸入到中繼電路，被無腦廣播，再次經(jīng)過PHY模塊后變成BCD網(wǎng)口的格式輸出。

　　這里面的電信號，是會受噪聲干擾，導(dǎo)致信號形變出錯的。

　　但就算是錯了，也還是會原封不動的廣播出去，這就是上面提到無腦的精髓所在。

　　那信號如果出錯了怎么辦？

　　只能讓接收方收到消息后進(jìn)行校驗(yàn)。

　　還記得上文里提到的數(shù)據(jù)鏈路層的MAC報頭里最末尾有個FCS嗎？

　　FCS里存放的是發(fā)送方通過循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC計(jì)算得到的值。

　　接收方用收到的數(shù)據(jù)算一次CRC，與FCS里的值進(jìn)行對比。

　　如果一致，那證明數(shù)據(jù)沒問題。如果出錯，則直接丟棄。

　　當(dāng)然，丟棄包并不會影響數(shù)據(jù)的傳輸， 因?yàn)閬G棄的包不會觸發(fā)確認(rèn)響應(yīng)。因此協(xié)議棧的 TCP 模塊會檢測到丟包， 并對該包進(jìn)行重傳。

　　如果消息沒出錯，但是因?yàn)闊o腦廣播，C也能收到A發(fā)給B的數(shù)據(jù)包。

　　此時 C 會在接受到數(shù)據(jù)包后一層層的"剝開"。

　　正常情況下，在數(shù)據(jù)鏈路層時，識別到目的 MAC 地址跟 C 的不一致時，也會把數(shù)據(jù)丟棄。

　　什么是交換機(jī)

　　目前只有 ABC 三臺機(jī)器，每次都是廣播發(fā)消息倒還好。

　　如果機(jī)器越來越多，每臺機(jī)器發(fā)一條消息，都會被廣播，就有點(diǎn)頂不住了。

　　舉個例子。

　　假設(shè)N臺機(jī)器，其中兩臺機(jī)器A和B，A發(fā)到B和B發(fā)給A，共兩條消息。

　　如果這N臺機(jī)器，用的是集線器。還是AB之間互發(fā)消息，每條消息都是廣播的話，就是(N-1)+(N-1)條消息，差距有些大，對網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)就有些嚴(yán)重了。

　　那么，有沒有可能做到，A發(fā)給B的消息，就不要轉(zhuǎn)發(fā)給C呢？

　　可以的，把集線器換成交換機(jī)。

　　交換機(jī)，又叫switch，跟集線器長得很像。

　　但是功能更強(qiáng)一些，從網(wǎng)絡(luò)分層上來說，屬于數(shù)據(jù)鏈路層，比集線器所在的物理層還要高一層。

　　所有發(fā)到交換機(jī)的數(shù)據(jù)，都會先進(jìn)入交換機(jī)的緩存區(qū)。接著消息再被轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)機(jī)器上。

　　注意這里用的是轉(zhuǎn)發(fā)，而不是集線器的廣播，交換機(jī)是怎么做到轉(zhuǎn)發(fā)的呢？

　　MAC地址表

　　交換機(jī)內(nèi)部維護(hù)了一張MAC地址表。

　　記錄了 端口號和MAC地址的對應(yīng)關(guān)系。

　　這個表的數(shù)據(jù)是交換機(jī)不斷學(xué)習(xí)的結(jié)果。

　　當(dāng)A發(fā)消息到交換機(jī)時，交換機(jī)發(fā)現(xiàn)消息是從1號端口進(jìn)來的，則會在MAC地址表上，記錄A的MAC地址對應(yīng)1號端口。

　　如果A沒有很長時間沒發(fā)消息到這個1號端口，那這條記錄就會過期并被刪除。

　　那么，當(dāng)時間足夠長，ABC 都發(fā)過消息給交換機(jī)后，地址表就會有完整的關(guān)系信息。

　　A準(zhǔn)備發(fā)送消息給B，此時A會把B的MAC地址，放入要發(fā)送的數(shù)據(jù)里。數(shù)據(jù)順著網(wǎng)線發(fā)出。

　　交換機(jī)從端口收到數(shù)據(jù)，會把數(shù)據(jù)里的源和目的MAC地址提出來，跟MAC地址表進(jìn)行對比。

　　發(fā)現(xiàn)B的MAC地址正好在2號端口，那么就把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給2號端口。

　　此時B電腦從網(wǎng)線收到來自交換機(jī)2號端口的數(shù)據(jù)。

　　兩種特殊情況

　　正常流程很清楚了，看兩個特殊情況：

　　交換機(jī)查詢地址表時，發(fā)現(xiàn)目的 MAC 地址的目標(biāo)端口和這個包的源端口，是同一個端口，怎么辦？

　　先說結(jié)論，會直接丟棄這個包。

　　我們看下，假設(shè)它不丟棄，會發(fā)生什么情況。

　　A發(fā)了個消息給B，中間經(jīng)過一個集線器，此時消息會被廣播到B和交換機(jī)。

　　此時B收到第一條A發(fā)給它的消息

　　交換機(jī)從1號端口收到A的消息后，解包，獲得目的MAC地址是BB-BB-BB-BB-BB-BB。查MAC地址表，發(fā)現(xiàn)要發(fā)到1號端口。此時，源和目的端口都是同一個，如果交換機(jī)不丟棄這個消息，B會收到第二條A發(fā)給它的消息。

　　A只發(fā)了一次消息，B卻收到兩條消息，明顯不對。

　　因此，當(dāng)交換機(jī)查詢地址表時，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)端口和源端口，是同一個端口時，會丟棄這個包。

　　MAC地址表里找不到對應(yīng)的MAC地址，怎么辦？

　　這可能是因?yàn)榫哂性摰刂返脑O(shè)備，還沒有向交換機(jī)發(fā)送過包，或者這個設(shè)備一段時間沒有工作，導(dǎo)致地址被從地址表中刪除了。

　　這種情況下，交換機(jī)無法判斷應(yīng)該把包轉(zhuǎn)發(fā)到哪個端口，只能將包轉(zhuǎn)發(fā)到除了源端口之外的所有端口上，無論該設(shè)備連接在哪個端口上，都能收到這個包。

　　此時，交換機(jī)就會跟集線器一樣進(jìn)行廣播。

　　發(fā)送了包之后目標(biāo)設(shè)備會作出響應(yīng)，只要返回了響應(yīng)包，交換機(jī)就可以將它的地址寫入地址表，下次也就不需要把包 發(fā)到所有端口了。

　　交換機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　再看下交換機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

　　其實(shí)對比可以發(fā)現(xiàn)，交換機(jī)和集線器內(nèi)部結(jié)構(gòu)很像。

　　重點(diǎn)需要提到的是MAC模塊。消息以電信號的形式從網(wǎng)口進(jìn)入，到了PHY會被轉(zhuǎn)成通用格式的電信號。而MAC模塊的作用是把這個電信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，這樣就能提取出MAC包頭，并通過MAC數(shù)據(jù)幀末尾的FCS校驗(yàn)這個包有沒有問題，如果沒問題，則把數(shù)據(jù)放到內(nèi)存緩沖區(qū)里，否則直接丟棄。

　　另外，這個MAC模塊，雖然這么叫。但其實(shí)交換機(jī)MAC模塊不具有 MAC 地址。因此交換機(jī)的端口不核對接收方 MAC 地址，而是直接接收所有的包并存放到緩沖區(qū)中。

　　放入到內(nèi)存緩沖區(qū)后，還會把MAC地址和端口號記錄到MAC地址表中。同時檢查目的MAC地址在不在MAC地址表中，在的話則會轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)端口。否則廣播。

　　交換機(jī)與網(wǎng)橋的區(qū)別

　　網(wǎng)橋，本質(zhì)上可以理解為兩個網(wǎng)線口的交換機(jī)，正好可以把兩臺電腦給連起來，也叫橋接。而交換機(jī)，則是多網(wǎng)線口的網(wǎng)橋，可以把多臺電腦給連（橋接）起來。

　　其他功能方面，大差不差，不必太過糾結(jié)。

　　交換機(jī)和二層交換機(jī)和三層交換機(jī)有什么區(qū)別

　　這一部分提到的交換機(jī)，其實(shí)就是二層交換機(jī)，也就是工作在第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）的交換機(jī)，二者沒區(qū)別。

　　而三層交換機(jī)，是工作在第三層（網(wǎng)絡(luò)層）的交換機(jī)，其實(shí)就是接下來要提到的路由器。

　　什么是路由器

　　有了交換機(jī)之后，小網(wǎng)吧里的電腦就都可以被連起來了。交換機(jī)網(wǎng)口不夠？那就再接個交換機(jī)。

　　但世界上電腦這么多，交換機(jī)里的MAC地址表難道全都要記住嗎?

　　顯然做不到。為了解決這個問題。

　　于是就有了路由器，工作在網(wǎng)絡(luò)層，比數(shù)據(jù)鏈路層更高一層。

　　網(wǎng)絡(luò)層引入了IP的概念。

　　什么是IP

　　比如前面提到的 192.168.0.105 就是一個IP，同一個局域網(wǎng)內(nèi)還可能會有一個IP是192.168.0.106。有沒有發(fā)現(xiàn)，它們都是192.168.0.xxx。

　　像極了 上海市.黃浦區(qū).南京東路.105號，這樣的地址。現(xiàn)實(shí)生活中，我們可以通過一個地址定位到要去哪。到了 上海市.黃浦區(qū).南京東路.105號樓里，我們就可以再去找某個叫身份證為xiaobaixxxxx的人。

　　那互聯(lián)網(wǎng)世界里，我們也就可以通過IP地址，定位到某個廣域網(wǎng)段，再通過廣域網(wǎng)內(nèi)部的局域網(wǎng)的MAC地址定位到具體某個電腦。

　　上海市.黃浦區(qū).南京東路.105號可以幫助我們定位到在南京東路上的第105號樓的位置。但還有些路，比如南京西路，可能不止105號，可能要到257號。

　　實(shí)際上一個IP由網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號組成，共32位組成。如果拿了前面24位做網(wǎng)絡(luò)號，那主機(jī)號就剩8位了，2的8次方=256，最多表示表示256號樓。因此為了多表示幾個樓，可以向網(wǎng)絡(luò)號多挪幾位過來作為主機(jī)號。

　　那么具體多少位作為網(wǎng)絡(luò)號呢？可以在IP后面加一個數(shù)字，用來表明這一點(diǎn)。

　　于是就有了 192.168.0.105/24這種表示方法，表明前24位192.168.0.0是網(wǎng)絡(luò)號，105是主機(jī)號。

　　有了網(wǎng)段，就可以一次性表示一大批地址。就不需要像交換機(jī)那樣苦哈哈的一條一條MAC地址記錄在表里。

　　路由表

　　路由器的作用，可以幫助我們在互聯(lián)網(wǎng)世界里轉(zhuǎn)發(fā)消息到對應(yīng)的IP。

　　對比一下。

　　交換機(jī)，是通過 MAC 頭部中，接收方 MAC 地址，來判斷轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)的。

　　路由器，則是根據(jù) IP 頭部中， IP 地址來判斷的。

　　由于使用的地址不同，記錄轉(zhuǎn)發(fā)信息的表也會不同。

　　類似交換機(jī)的MAC地址表，路由器也維護(hù)了一張路由表。

　　而路由表，是用于告訴路由器，什么樣的消息該轉(zhuǎn)發(fā)到什么端口。

　　假設(shè)A要發(fā)消息到D。也就是192.168.0.105/24要發(fā)消息到192.168.1.11/24。

　　那么A會把消息經(jīng)過交換機(jī)發(fā)到路由器。

　　路由器通過192.168.0.105/24獲得其網(wǎng)絡(luò)號是 192.168.0.0 ，而目的地的網(wǎng)絡(luò)號是192.168.1.0，二者網(wǎng)絡(luò)號不同，處于不同局域網(wǎng)。

　　查路由表，發(fā)現(xiàn)192.168.1.0,在e2端口，那么就會把消息從e2端口發(fā)出，到達(dá)交換機(jī)，交換機(jī)發(fā)現(xiàn)MAC地址是它局域網(wǎng)下的D機(jī)器，就把消息打過去。

　　當(dāng)然，如果路由表里找不到，那就打到默認(rèn)網(wǎng)關(guān)吧，也就是從e1口發(fā)出，發(fā)到IP192.0.2.1。這個路由器的路由表不知道該去哪，說不定其他路由器知道。

　　路由器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　路由器內(nèi)部，分為控制平面和數(shù)據(jù)平面，說白了就是對應(yīng)軟件部分和硬件部分。

　　硬件部分跟交換機(jī)很像。數(shù)據(jù)從A網(wǎng)口進(jìn)入，此時數(shù)據(jù)還是網(wǎng)線上格式的電信號，會被PHY模塊轉(zhuǎn)為通用信號格式，再被MAC模塊轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，通過FCS進(jìn)行錯誤校驗(yàn)，同時校驗(yàn)MAC地址是否是自己，通過校驗(yàn)則進(jìn)入內(nèi)存緩沖區(qū)，否則丟棄。

　　再進(jìn)入軟件部分，由路由選擇處理器，通過一定規(guī)則（軟件邏輯），查詢路由表判斷轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)和對應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)口，再經(jīng)由硬件部分的交換結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)出去。

　　如果路由表中無法找到匹配記錄，路由器會丟棄這個包，并通過ICMP消息告知發(fā)送方。

　　路由器和交換機(jī)的主要區(qū)別

　　MAC模塊的區(qū)別

　　路由器和交換機(jī)不同點(diǎn)在于，它的每個網(wǎng)口下，都有一個MAC地址和IP地址。

　　正因?yàn)槁酚善骶哂?MAC 地址，因此它能夠成為數(shù)據(jù)鏈路層的的發(fā)送方和接收方。

　　怎么理解這句話？

　　前面提到交換機(jī)，是不具備MAC地址的，而MAC報頭是需要填上目的MAC地址的。因此交換機(jī)從來都不是數(shù)據(jù)的目的地，它只簡單轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀到目的地。

　　但路由器，是有MAC地址的，因此MAC報頭就可以寫上，下一站目的地就是xx路由。

　　到了路由器后，路由器可以再次組裝下一站的目的MAC地址是再下一個路由，通過這一點(diǎn)，讓數(shù)據(jù)在路由和路由之間傳輸。

　　而同時因?yàn)榻粨Q機(jī)不具有MAC地址，因此也不會校驗(yàn)收到的數(shù)據(jù)幀的MAC地址是不是自己的，全部收下做轉(zhuǎn)發(fā)。而路由器則會校驗(yàn)數(shù)據(jù)幀的MAC報頭里的目的MAC地址是不是自己，是的話才會收入內(nèi)存緩沖區(qū)，否則丟棄。

　　找不到轉(zhuǎn)發(fā)目的地時的處理方式有區(qū)別

　　如果在路由表中無法找到匹配的記錄，路由器會丟棄這個包，并通過 ICMP消息告知發(fā)送方。

　　而交換機(jī)在MAC地址表里找不到轉(zhuǎn)發(fā)端口時會選擇廣播。

　　這里的處理方式兩者是不同的，原因在于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小。

　　交換機(jī)連接的網(wǎng)絡(luò)最多也就是幾千臺設(shè)備的規(guī)模，這個規(guī)模并 不大。如果只有幾千臺設(shè)備，遇到不知道應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)到哪里的包，交換機(jī)可以將包發(fā)送到所有的端口上，雖然這個方法很簡單粗暴，但不會引發(fā)什么 問題。

　　但路由器工作的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境就是互聯(lián)網(wǎng)，全世界所有的設(shè)備都連接在互聯(lián)網(wǎng)上，規(guī)模非常大，并且這個規(guī)模還在持續(xù)擴(kuò)大中。如果此時它的操作跟交換機(jī)一樣，將不知道應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)到哪里的包發(fā)送到整個網(wǎng)絡(luò)上，那就會產(chǎn)生大量的網(wǎng)絡(luò)包，造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。因此，路由器遇到不知道該轉(zhuǎn)發(fā)到哪里的包， 就會直接丟棄。

　　路由器和光貓有什么區(qū)別

　　不管是交換機(jī)還是路由器，前面都是提到網(wǎng)口輸入的是電信號。但現(xiàn)在流行的是光纖傳輸，傳輸?shù)氖枪庑盘枴?/p>

　　而光貓（modem），是一種調(diào)制解調(diào)器，其實(shí)就是用于光電信號轉(zhuǎn)換的設(shè)備。

　　接收數(shù)據(jù)時，可以將光纖里的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，發(fā)給路由器，路由器內(nèi)部再轉(zhuǎn)成數(shù)字信號，并在此基礎(chǔ)上做各種處理。

　　相反，也會把路由器傳來的電信號轉(zhuǎn)為光信號，發(fā)到光纖，并進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)。

　　總結(jié)

　　兩臺電腦可以通過一根網(wǎng)線直接連接，進(jìn)行通信。

　　機(jī)器一多，可以把網(wǎng)線都接到集線器（物理層）上，但是集線器會不管三七二十一進(jìn)行廣播。

　　不想廣播，可以用（二層）交換機(jī)（數(shù)據(jù)鏈路層），又叫多端口網(wǎng)橋，它比較聰明，會自我學(xué)習(xí)生產(chǎn)MAC地址表，知道消息發(fā)到哪，那就不需要廣播啦

　　互聯(lián)網(wǎng)電腦這么多，交換機(jī)MAC地址表總不能全放下吧。改用路由器（網(wǎng)絡(luò)層），也叫三層交換機(jī)，通過網(wǎng)段的方式定位要把消息轉(zhuǎn)發(fā)到哪，就不需要像交換機(jī)那樣苦哈哈一條條記錄MAC地址啦。

　　路由器和光貓之間是好搭檔，光貓負(fù)責(zé)把光纖里的光信號轉(zhuǎn)換成電信號給路由器。

　　現(xiàn)在一般情況下，家里已經(jīng)不用集線器和交換機(jī)了，大部分路由器也支持交換機(jī)的功能。所以可以看到，家里的臺式機(jī)電腦一般就連到一個路由器，再連個光貓就夠能快樂上網(wǎng)了。

　　最后

　　以前整個班的同學(xué)家里都不見得有一臺電腦，都喜歡偷偷跑去網(wǎng)吧玩電腦。改革開放的春風(fēng)，把電腦吹進(jìn)了每家每戶，也把網(wǎng)吧給吹成了網(wǎng)咖。

　　從前的我晚上偷偷上網(wǎng)，現(xiàn)在的我，接到報警，也能在大半夜爬起來網(wǎng)上沖浪。

　　沒想到我以這種方式保持了當(dāng)初最純粹的質(zhì)樸。

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電子技術(shù)應(yīng)用專欄作家 一口linux

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