【计算机网络】网络基础（三）

自从计算机、手机被广泛应用于工作、生活、娱乐、学习，那你有没有考虑过QQ的消息、爱奇艺的视频、钉钉的网络会议的数据是如何传输的？这些信息自然是通过网络（WIFI、蜂窝网络等）传播的，而一个简单的通信网络是由路由器、交换机、入网终端等组成的。

本文将对数据在网络中的传输作一个简单的说明，并附上数据自网络层传输的基于eNSP的模拟实验。接下来我们需要对路由器、交换机有一定的了解。

1、交换机

交换机：是一种工作在数据链路层的扩大网络的器材，能为子网络提供一定数量的连接端口，以便于连接更多的终端机（计算机等具有入网及IP地址的设备）。

交换机的工作原理：交换机会按照自身的MAC地址表转发数据帧。

交换机转发数据的原理：

• 学习功能：当数据帧经过交换机 ----> 记录下数据帧当中的源MAC地址
• 查询功能：数据帧经过交换机 ----> 查找数据帧的目的MAC地址 ----> 查找失败 ----> 广播数据帧
• 转发功能：数据帧经过交换机 ----> 查找数据帧的目的MAC地址 ----> 查找成功 ----> 单播方式转发数据
• 刷新功能：交换机每隔300秒刷新一次MAC地址

2、路由器

路由器是连接两个及两个以上网络的硬件设备，在不同网络间起网关的作用，也是读取途径其的数据包中地址，然后对照路由表决定数据包如何传递的网络设备。

全球网络是由大量路由器连接成的网络状物理拓扑构成，彼此之间的网段由公网IP地址构成；为了能够实现数据在全球范围内的可达性，每台路由器都会按照路由表转发数据包，前提条件是路由表中已经完成收敛状态。然而，大范围的收敛难以实现，必须引入AS（自制系统）的概念，后续讲述AS。

路由表条目：

• 直连：路由器连接到该网络
• 静态路由：由系统管理员手动输入
• 动态路由：通过交换路由信息获得
• 默认路由：静态或动态获得，在不知道网络的明确路由时使用

路由器转发数据包时：将目的IP地址与路由表项的掩码匹配后，比对是否符合路由条目；若有多条符合，有限使用最长掩码条目（精确匹配），不同协议比对preference值，相同协议比对cost值。

这里我展示了第3节实验的路由表：

pre即preference：管理距离，不同路由协议之间进行选路比较谁的pre值小；

cost：开销，相同路由协议选路时比较谁的cost小；具体开销对应的带宽详见下图：

3、基于eNSP模拟器的跨网段通信测试

3.1 无三层设备下，跨网段通信

本实验通过四台终端设备和一台交换机，搭建两个网络段的小型局域网，具体网络拓扑如下：

然后，启动所有设备：

网线上的红点变绿方可成功连接：

接下来为4台主机配置IP地址及子网掩码：

接着通过ICMP协议指令ping分别对同网段、不同网段连通测试：

通过实验我们可知：若没有三层网络设备，不同网段的设备之间无法进行数据的传输通信。

3.2 三层设备下，跨网段通信

本实验在3.1的基础上增加一台路由器及交换机，具体拓扑如下：

搭建好拓扑后，启动所有设备：

配置终端主机的IP地址及子网掩码：

同网段之间通信，依然成功，PC1~PC3：

不同网段之间数据传输依然不可达：

配置192.168.1.0/24网段和192.168.2.0/24网段的网关：

路由器的接口（网关）配置命令：

<Huawei>system-view //进入系统试图，类似于思科的特权模式
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]int g0/0/0 //进入指定的端口
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.1.254 24 //配置接口的IP地址及子网掩码
Dec  4 2022 14:55:03-08:00 Huawei %%01IFNET/4/LINK_STATE(l)[0]:The line protocol
 IP on the interface GigabitEthernet0/0/0 has entered the UP state. 
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]q //退出该接口配置
[Huawei]int g0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ip add 192.168.2.254 24
Dec  4 2022 14:56:15-08:00 Huawei %%01IFNET/4/LINK_STATE(l)[1]:The line protocol
 IP on the interface GigabitEthernet0/0/1 has entered the UP state. 
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]display this //显示该接口的配置命令

接着，分别为6台PC机配置网关地址：

依然采用ICMP协议测试网关、不同网段设备的连通性：

display ip interface brief命令可以查看接口的配置信息：

在华为设备中，链路层发现协议需要手动开启：

注意：华为设备区分成 个等级的配置模式： 默认命令级别为0-3级、用户级别为0-15级和管理员级别为3-15级。

接下来将对VLAN、单臂路由等进行详细讲解。