第三期:详解：VLAN、三层交换机、网关、DNS、子网掩码、MAC地址
VLAN中文是“虚拟局域网”。LAN可以是由少数几台家用计算机构成的网络，也可以是数以百计的计算机构成的企业网络。听上面的概念，肯定有不少朋友是一头雾水的，什么是虚拟局域网?好好的，为什么要划分vlan?
一、什么是VLAN
VLAN中文是“虚拟局域网”。LAN可以是由少数几台家用计算机构成的网络，也可以是数以百计的计算机构成的企业网络。VLAN所指的LAN特指使用路由器分割的网络——也就是广播域。
听上面的概念，肯定有不少朋友是一头雾水的，什么是虚拟局域网?好好的，为什么要划分vlan?
1. 举个简单的例子：
一所高中，新学期高一招了800个学生，这800个学生，如果放在一个班里，那肯定是管理不过来，面对800个人，老师看了也头疼，这边在授课，那边完全听不到，老师布置什么任务，也会有一些传达不到，老师要是想找某个学生的信息，要从800份信息中去找，极其麻烦，浪费时间;
而实际中，也是一样，电脑A要想要与电脑B通信，于是电脑A就需要发送arp请求，而网络中电脑众多，最终ARP请求会被转发到同一网络中的所有电脑，才能找到电脑B，如此一来，为了找到电脑B，消耗了网络整体的带宽，收到广播信息的计算机还要消耗一部分CPU时间来对它进行处理。造成了网络带宽和CPU运算能力的大量无谓消耗。
2. 那么怎么办呢?
学校就针对这800个学生，分成了10个班，每个班80人，分别命名为高一(1)班，高一(2)班......高一(10)班，每个人都会获得一个班级编号。
- 1101表示一班01号学生。
- 1102表示一班02号学生。
- 1201表示二班01号学生。
同一个班的学生编号尾数不同，其它的都相同。
那么这样老师再管理起来就轻松多了，可以把一班这80人管理的妥妥的，隔壁2班与3班乱成一锅粥也不管一班的事，我就要这一班80人好好上课就行。
这就是vlan，每个班就相当于一个vlan。而每个班名称，就相当于vlan的名称，而每个学生的编号就是ip地址;
同班同学(同一个vlan的ip)，因为同一个教室，朝夕相处，且可以相互通信，不同班的同学，若不做其它工作，很难往来通信。
所以同一个vlan间，可以相互通信;不同vlan，若不做配置，不能相互通信。
那么不同vlan如何通通信呢?就需要单臂路由与三层交换机。
二、单臂路由与三层交换机
我们知道要实现不同vlan间通信，就必须需要有路由功能，不同VLAN之间相互通信的两种方式(单臂路由、三层交换机)。
1. 什么是单臂路由?
单臂路由的实现方式，其实就是普通二层交换机加路由器，从而实现不同vlan间的可以互相通信。
2. 那什么是三层交换机呢?
对于小型的网络，单臂路由可以应付，但随着VLAN之间流量的不断增加，很可能导致路由器成为整个网络的瓶颈，出现掉包、或者通信堵塞。
为了解决上述问题，三层交换机应运而生。三层交换机，本质上就是“带有路由功能的(二层)交换机”。
路由属于OSI参照模型中第三层网络层的功能，因此带有第三层路由功能的交换机才被称为“三层交换机”。
关于三层交换机的内部结构，可以参照下面的简图。
在一台本体内，分别设置了交换机模块和路由器模块;而内置的路由模块与交换模块相同，使用ASIC硬件处理路由。因此，与传统的路由器相比，可以实现高速路由。
并且，路由与交换模块是汇聚链接的，由于是内部连接，可以确保相当大的带宽，所以对于正规的项目，需要使用三层交换机来实现网网络间的通信。
三、什么是网关
在了解了vlan与三层交换机后，能不能通信，还需要看网关是否正确。
1. 什么是网关?
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。
2. 如何来理解网关?
从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。顾名思义，网关(Gateway)就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。
按照不同的分类标准，网关也有很多种。TCP/IP协议里的网关是最常用的，在这里我们所讲的“网关”均指TCP/IP协议下的网关。
3. 网关的ip地址
网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址，网关在网段内的可用ip中选一个，不过，一般用的是第1个和最后一个。
比如有网络A和网络B：
- 网络A：的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩255.255.255.0;
如果需要与其它网段通信，那么它的网关可以设置为192.168.1.1，当然也可以设置为网段内其它的一个ip地址。
- 网络B：的IP地址范为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码255.255.255.0。
如果需要与其它网段通信，那么它的网关可以设置为192.168.2.1，当然也可以设置为网段内其它的一个ip地址。
4. 网关是如何实现通信?
在没有路由器的情况下，不同的两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上，TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。
而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。
如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机。网络B向网络A转发数据包的过程。
所以说，只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。
5. 什么是默认网关?
如果搞清了什么是网关，默认网关也就好理解了。就好像一个房间可以有多扇门一样，一台主机可以有多个网关。
默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。现在主机使用的网关，一般指的是默认网关。
四、什么是DNS
DNS是域名解析服务器(Domain Name System)，是把网址变成IP地址的服务器。
DNS说白了是把域名翻译成IP地址用的，这里面举个例子，大家就很容易清楚了。
例如，我们在浏览器里面输入www.baidu.com的时候，机器要跟百度这个网站进行通信，机器要往外面发送数据包，数据包里面要写百度这台服务器的IP地址。
我们不知道IP地址是多少，那么就需要主机问DNS服务器，DNS服务器就自动帮我们把www.baidu.com这个域名翻译成了IP地址61.135.169.105。然后写到了数据包的目的IP地址里面就可以进行通信。
就跟我们写信一样，你得写个收信人的地址邮局才能给你发送吧，你给国外写信，你写中文地址邮局不认识，需要这个一个人帮你翻译成英语。这就是DNS的作用，所以你的在本地连接里面写DNS才可以正常浏览网页，如果不设置DNS，是无法正常访问网页的。
五、MAC地址
MAC是网络中用来标识网卡设备的唯一网络地址。由相关硬件制造商统一分配，每台电脑的MAC地址都是唯一的。
做个比喻，你经常搬家，你每搬一次家都有一个地址，XX小区XX单元XX号，这个就是IP。但是你的名字不变，这个就是MAC，不同的是我们的MAC不允许重名。
我们的IP分为两个部分：如上图分为网络部分和主机部分。网络部分好比就是你在XX省XX市XX镇，这个是国家固定下来了的。但是XX小区XX单元XX号是开发商自己定的。两个编号加起来就是你的ip了。
不同的是在现实中两个编号的长度是固定的，在网络上A、B、C、D的ip地址却是变化的。
六、子网掩码
子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。
子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。
子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。
子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与二进制IP地址相同，子网掩码由1和0组成，且1和0分别连续。
子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示，1的数目等于网络位的长度;右边是主机位，用二进制数字“0”表示，0的数目等于主机位的长度。
这样做的目的是为了让掩码与ip地址做按位与运算时用0遮住原主机数，而不改变原网络段数字，而且很容易通过0的位数确定子网的主机数(2的主机位数次方-2，因为主机号全为1时表示该网络广播地址，全为0时表示该网络的网络号，这是两个特殊地址)。
只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。
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