一个IP账号，为啥通过路由器就可供多人同时使用？
学习过IP中的小友都知道，IP的作用就是在网络通信中标识唯一一台主机。
那你有想过吗，为啥你购买了一个账号，运行商给你分配一个IP，通过路由器就可以供多人(多台电脑）同时使用？
这个时候不就和前面矛盾了吗？
如果做了网工多年，你对交换机、路由器、设备通信流转和NAT等基础网络知识点还是不太明白，理解的也比较粗浅，欢迎私聊老杨，咨询老杨，学习体系化的基础知识。
01 让两台电脑之间通信——网线
想让两台电脑之间通信，最简单的方式就是用一根网线连接双方即可。进行如下的配置：
（1）如果两台电脑之间通过网线连接是可以直接通信的，但是需要提前设置好IP地址以及网络掩码
（2）并且IP地址需要控制在同一网段内，例如：一台为192.168.1.1另一台为192.168.1.2则可以进行通信
（3）使用ping命令测试是否连通，然后就可以基于windows网路共享等实现一些基础网络操作
02 如何让三台电脑之间通信——集线器
一般一台电脑只有一个网线接口，如果我想让三台电脑互相通信，咋整？单独通过网线就实现不了，咱们这个时候可以使用集线器(hub)。
如上，三台或者多台设备通过集线器连接起来，就是大家把网口的另一端都连接在集线器上即可。
（1）当有多态电脑需要组成一个网时，那么可以通过集线器（Hub）将其链接在一起，配置同一网段IP。
（2）一般情况下集线器的接口较少。
（3）集线器有个缺点，它以广播的方式进行发送任何数据，即如果集线器接收到来自A电脑的数据本来是想转发给B电脑，如果此时它还连接着另外两台电脑C、D，那么它会把这个数据给每个电脑都发送一份，因此会导致网络拥堵。
（4）使用ping命令测试是否连通，然后就可以基于windows网路共享等实现一些基础网络操作
03 如何让三台电脑之间通信(高级)——交换机
通过交换机(switch)连接多台设备，目前交换机已经基本替代了集线器。
（1）克服了集线器以广播发送数据的缺点，当需要广播的时候发送广播，当需要单播的时候又能够以单播的方式进行发送。
初始化添加网路时，会广播形式发送arp获取每个设备的mac地址，这样再跟某个设备通信时会使用IP+mac的形式，非请求mac不会发送数据。
（2）交换机目前已经替代了之前的集线器。企业中就是用交换机来完成多态电脑设备的链接成网络的。
04 如何让三台网络电脑之间通信——路由器
通过交换机，可以实现少量的电脑设备之间进行通信。
但是，如果是多台电脑，且不再同一个地方，同一个网段，如何进行通信，显然上面交换机已经不能满足需求。
这里，就要用到路由器router。路由器的核心就是链接多个不同网段的局域网成为一个大的局域网。
如下图，如果想让同一个路由器连接的设备之间进行通信，要咋实现？
比如：让路由器左边的局域网段的192.168.1.1(PC0)和路由器右边的局域网段192.168.2.1(PC3)进行通信。
这时候，底层数据是如何流转的？
（1）因为PC0和PC3不在同一个网段，所以PC0首先把数据发送给默认网关(路由器Router0)。
目的IP:192.168.2.1
目的mac：路由器左边的虚拟网卡的mac地址
注意：如果是首次联网通信的话，PC0是不知道路由器左边虚拟网卡的mac地址的，这个时候PC0就会先发送arp,得到其mac地址。
（2）这个时候，路由器根据目的IP网段解析，将数据发送给路由给右边的虚拟网卡(即192.168.2网段的网关)。
路由器网关再根据目的IP进行解析，将数据发送给PC3。注意这个时候目的mac变成了192.168.2.1的mac地址。
（3）在网络传输中IP地址不变，但是目的mac是不断变化的。
这就好比你寄个东西从北京到上海，目的IP是上海不变的，但是中间可能会先送到mac山东，在从山东送到南京mac，在从南京送到上海mac。
05 网络间设备通信与流转过程
在网路链路中进行通信，实际底层数据流转如下：
（1）在PC0的浏览器中输入一个网址www.baidu.com时，需要将它先解析出IP地址来。
具体如何解析，去哪里解析，这个时候要看你电脑配置DNS服务器，所以PC0先将网址发送给对应的DNS服务器进行解析。
其实，在我们电脑C:\Windows\System32\drivers\etc目录下有个Hosts文件，其主要作用是定义IP地址和主机名的映射关系，是一个映射IP地址和主机名的规定。
当用户在浏览器中输入一个需要登录的网址时，系统会首先自动从Hosts文件中寻找对应的IP地址，一旦找到，浏览器会立即打开对应网页，如果没有找到，则浏览器会将网址提交DNS服务器进行IP地址解析。
这也是提高快速打开网页的方法，所以可以将常见IP和网址映射写入到hosts文件里。
我这里使用的是联通的宽带，默认的DNS服务器地址和默认的网关地址一样。
当然这里，你也可以自定义DNS服务器地址，比如8.8.8.8是一个是Google提供的免费DNS服务器的IP地址，也可以配置多个DNS地址。
（2）当得到IP地址之后，浏览器以tcp的方式3次握手链接服务器，中间以上面路由的方式进行层层传递。当然，这里实际其实牵扯到路由路径的选择。
（3）以tcp的方式发送http协议的请求数据发送给服务器
（4）服务器tcp的方式回应http协议的应答数据给浏览器
假设，现在我从北京请求登录美国网站：
首先，我得在浏览器输入网址https://github.com。
这个时候，通过DNS解析到了github对应的IP。
你思考一个问题：为什么我有了github的IP以后路由器就会自动把我的请求发送给“美国”对应的路由器与服务器？
以IPv4来说，NIC给全球每个国家，每个城市的分配得到的公网IP段是确定的，所以比如我访问github，使用ping命令，查看该网站的IP是13.229.188.59的归属地是新加坡。(可能因为github将全亚洲的所有请求都发送到了新加坡的github服务器处理，具体是根据亚洲的IP网段判断)
同理，路由器就可以根据每个国家，每个城市的的公网IP段将目的IP的请求，发送给对应国家与城市的路由器去处理，最终请求到达一个具体的设备。
06 路由器如何实现共享同一个IP上网原理——NAT
所谓的NAT是指网络地址转换器：
（1）用宽带链接上网时，会把网线(光纤)-->调制解调制(简称猫)-->电脑等设备直接连接上网
（2）电脑会得到来自电信服务商的一个公网IP地址（切记只有公网IP地址才能上网）
（3）为了能够让多台设备都可以上网，需要将数据进行“分流”网线(光纤)-->调制解调制(简称猫)-->路由器-->电脑等设备
（4）此时路由器的一端有一个公网IP地址，剩下的几个端口（或无线）可以接入电脑等设备，并且路由器给它们分配私有IP(例如 192.168.1.2)。
（5）当一个电脑（192.168.1.2）上网时，先通过DNS协议解析出某个域名对应的IP，然后
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发送数据时,在经过路由器时转换为公网IP以及路由器自己分配的临时端口： 192.168.1.2:6789 -->192.168.1.1 路由器116.226.52.212:6539 -->猫-->万维网
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接收数据时，在经过路由器时转换为路由器之前记录的IP以及port： 万维网-->猫 -->116.226.52.212:6539 路由器 192.168.1.1 -->192.168.1.2:6789
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整理：老杨丨8年资深网络工程师，更多网工提升干货，请关注公众号：网络工程师俱乐部