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[26341] 2020-12-28_一文讲懂什么是vlan、三层交换机、网关、DNS、子网掩码、MAC地址

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-19
2020-12-28_一文讲懂什么是vlan、三层交换机、网关、DNS、子网掩码、MAC地址 一 文 讲 懂 什 么 是 v l a n 、 三 层 交 换 机 、 网 关 、 D N S 、 子 网 掩 码 、 M A C 地 址 L i n u x 学 习   2 0 2 0 - 1 2 - 2 8 来 自 公 众 号 ： 来 自 公 众 号 ： 有 为 网 络 服 务 有 为 网 络 服 务 很 多 朋 友 多 次 问 到 什 么 是 网 关 、 d n s 、 子 网 掩 码 ， 三 层 交 换 机 ， 它 们 定 位 的 用 途 ； 确 实 ， 因 为 网 络 技 术 在 弱 电 中 确 实 应 用 非 常 广 泛 ， 我 们 平 时 在 v i p 技 术 群 中 也 是 不 断 的 讨 论 到 网 关 、 v l a n 、 三 层 交 换 机 或 子 网 掩 码 等 问 题 ， 今 天 我 们 就 一 起 用 通 俗 方 式 一 次 性 了 解 清 楚 。 一 、 什 么 是 一 、 什 么 是 v l a n ? V L A N 中 文 是 “ 虚 拟 局 域 网 ” 。 L A N 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 。 V L A N 所 指 的 L A N 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 v l a n ？ 这 里 举 个 例 ： 通 俗 的 了 解 这 里 举 个 例 ： 通 俗 的 了 解 一 所 高 中 ， 新 学 期 高 一 招 了 8 0 0 个 学 生 ， 这 8 0 0 个 学 生 ， 如 果 放 在 一 个 班 里 ， 那 肯 定 是 管 理 不 过 来 ， 面 对 8 0 0 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 8 0 0 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 a r p 请 求 ， 而 网 络 中 电 脑 众 多 ， 最 终 A R P 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 C P U 时 间 来 对 它 进 行 处 理 。 造 成 了 网 络 带 宽 和 C P U 运 算 能 力 的 大 量 无 谓 消 耗 。 那 么 怎 么 办 呢 ？ 那 么 怎 么 办 呢 ？ 学 校 就 针 对 这 8 0 0 个 学 生 ， 分 成 了 1 0 个 班 ， 每 个 班 8 0 人 ， 分 别 命 名 为 高 一 （ 1 ） 班 ， 高 一 （ 2 ） 班 、 、 、 、 高 一 （ 1 0 ） 班 ， 每 个 人 都 会 获 得 一 个 班 级 编 号 。 1 1 0 1 表 示 一 班 0 1 号 学 生 。 1 1 0 2 表 示 一 班 0 2 号 学 生 。 1 2 0 1 表 示 2 班 0 1 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 8 0 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 8 0 人 好 好 上 课 就 行 。 这 就 是 v l a n ， 每 个 班 就 相 当 于 一 个 v l a n ， 而 每 个 班 名 称 ， 就 相 当 于 v l a n 的 名 称 ， 而 每 个 学 生 的 编 号 就 是 i p 地 址 ； 同 班 同 学 （ 同 一 个 v l a n 的 i p ） ， 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 v l a n 间 ， 可 以 相 互 通 信 ； 不 同 v l a n ， 若 不 做 配 置 ， 不 能 相 互 通 信 。
那 么 不 同 v l a n 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 二 、 单 臂 路 由 与 三 层 交 换 机 我 们 知 道 要 实 现 不 同 v l a n 间 通 信 ， 就 必 须 需 要 有 路 由 功 能 ， 不 同 V L A N 之 间 相 互 通 信 的 两 种 方 式 （ 单 臂 路 由 、 三 层 交 换 机 ） 。 什 么 是 单 臂 路 由 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 v l a n 间 的 可 以 互 相 通 信 。 那 什 么 是 三 层 交 换 机 呢 ？ 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 V L A N 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 O S I 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 A S I C 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 三 、 什 么 是 网 关 在 了 解 了 v l a n 与 三 层 交 换 机 后 ， 能 不 能 通 信 ， 还 需 要 看 网 关 是 否 正 确 。 一 、 什 么 是 网 关 一 、 什 么 是 网 关 网 关 ( G a t e w a y ) 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 。 二 、 如 何 来 理 解 网 关 二 、 如 何 来 理 解 网 关 大 家 都 知 道 ， 从 一 个 房 间 走 到 另 一 个 房 间 ， 必 然 要 经 过 一 扇 门 一 扇 门 。 同 样 ， 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 ( G a t e w a y ) 就 是 一 个 网 络 连 接 到 另 一 个 网 络 的 “ 关 口 关 口 ” 。 按 照 不 同 的 分 类 标 准 ， 网 关 也 有 很 多 种 。 T C P / I P 协 议 里 的 网 关 是 最 常 用 的 ， 在 这 里 我 们 所 讲 的 “ 网 关 ” 均 指 T C P / I P 协 议 下 的 网 关 。 三 、 网 关 的 三 、 网 关 的 i p 地 址 地 址 那 么 网 关 到 底 是 什 么 呢 ？ 那 么 网 关 到 底 是 什 么 呢 ？ 网 关 实 质 上 是 一 个 网 络 通 向 其 他 网 络 的 I P 地 址 ， 网 关 在 网 段 内 的 可 用 i p 中 选 一 个 中 选 一 个 ， 不 过 ， 一 般 用 的 是 第 第 1 个 和 最 后 一 个 个 和 最 后 一 个 。 例 如 例 如
比 如 有 网 络 A 和 网 络 B ， 网 网 络 络 A ： ： 的 I P 地 址 范 围 为 “ 1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 1 ~ 1 9 2 .   1 6 8 . 1 . 2 5 4 ” ， 子 网 掩 2 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5 . 0 ； 如 果 需 要 与 其 它 网 段 通 信 ， 那 么 它 的 网 关 可 以 设 置 为 1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 1 ， 当 然 也 可 以 设 置 为 网 段 网 段 内 内 其 它 的 一 个 i p 地 址 。 网 络 网 络 B ： ： 的 I P 地 址 范 为 “ 1 9 2 . 1 6 8 . 2 . 1 ~ 1 9 2 . 1 6 8 . 2 . 2 5 4 ” ， 子 网 掩 码 2 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5 . 0 。 如 果 需 要 与 其 它 网 段 通 信 ， 那 么 它 的 网 关 可 以 设 置 为 1 9 2 . 1 6 8 . 2 . 1 ， 当 然 也 可 以 设 置 为 网 段 网 段 内 内 其 它 的 一 个 i p 地 址 。         四 、 网 关 是 如 何 实 现 通 信 ？ 四 、 网 关 是 如 何 实 现 通 信 ？ 在 没 有 路 由 器 路 由 器 的 情 况 下 ， 不 同 的 两 个 网 络 之 间 是 不 能 不 能 进 行 T C P / I P 通 信 的 ， 即 使 是 两 个 网 络 连 接 在 同 一 台 交 换 机 ( 或 集 线 器 ) 上 ， T C P / I P 协 议 也 会 根 据 子 网 掩 码 ( 2 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5 . 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 必 须 通 过 网 关 。 如 果 网 络 网 络 A 中 的 主 机 发 现 数 据 包 数 据 包 的 目 的 主 机 不 在 不 在 本 地 网 络 中 ， 就 把 数 据 包 转 发 给 它 自 己 的 网 关 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 ( 如 附 图 所 示 ) 。 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 I P 地 址 地 址 ， T C P / I P 协 议 才 能 实 现 不 同 网 络 之 间 的 相 互 通 信 。 五 、 什 么 是 默 认 网 关 ？ 五 、 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 默 认 网 关 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 指 定 的 网 关 ， 由 这 个 网 关 来 处 理 数 据 包 。 现 在 主 机 主 机 使 用 的 网 关 ， 一 般 指 的 是 默 认 网 关 。   四 、 什 么 是 四 、 什 么 是 D N S D N S 是 域 名 解 析 服 务 器 （ D o m a i n   N a m e   S y s t e m ） ， 是 把 网 址 变 成 I P 地 址 的 服 务 器 。 D N S 说 白 了 是 把 域 名 翻 译 成 I P 地 址 用 的 ， 这 里 面 举 个 例 子 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 w w w . b a i d u . c o m 的 时 候 ， 机 器 要 跟 百 度 这 个 网 站 进 行 通 信 通 信 ， 机 器 要 往 外 面 发 送 发 送 数 据 包 ， 数 据 包 里 面 要 写 百 度 这 台 服 务 器 的 I P 地 址 地 址 ， 我 们 不 知 道 I P 地 址 是 多 少 ， 那 么 就 需 要 主 机 问 问 D N S 服 务 器 服 务 器 ， D N S 服 务 器 就 自 动 帮 我 们 把 w w w . b a i d u . c o m 这 个 域 名 翻 译 成 翻 译 成 了 I P 地 址 6 1 . 1 3 5 . 1 6 9 . 1 0 5 。 然 后 写 到 了 数 据 包 的 目 的 I P 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 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 D N S 的 作 用 ， 所 以 你 的 在 本 地 连 接 里 面 写 D N S 才 可 以 正 常 浏 览 网 页 ， 如 果 不 设 置 D N S ， 是 无 法 正 常 访 问 网 页 的 。 五 、 五 、 M A C 地 址 地 址 讲 到 M A C 地 址 ， 就 不 得 不 提 i p 地 址 ， 这 里 顺 便 把 i p 地 址 也 说 下 。 I P 与 与 M A C 虽 然 现 在 已 经 i p v 6 了 ， 但 我 们 基 本 用 的 大 多 数 还 是 i p v 4 协 议 ， 所 谓 i p 就 是 你 电 脑 整 个 网 络 的 编 号 网 络 的 编 号 。 其 他 电 脑 想 访 问 电 脑 就 得 需 要 这 个 编 号 。 但 是 这 个 编 号 很 多 情 况 下 是 一 直 在 变 化 变 化 的 。 唯 一 不 变 的 是 你 的 M A C 地 址 ： 物 理 地 址 物 理 地 址 。 M A C 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 M A C 地 址 都 是 唯 一 唯 一 的 。 做 个 比 喻 ， 你 经 常 搬 家 ， 你 没 搬 一 次 家 都 有 一 个 地 址 ， X X 小 区 X X 单 元 X X 号 ， 这 个 就 是 I P 。 但 是 你 的 名 字 不 变 ， 这 个 就 是 M A C ， 不 同 的 是 我 们 的 M A C 不 允 许 重 名 。 不 允 许 重 名 。 我 们 的 我 们 的 I P 分 为 两 个 部 分 ： 分 为 两 个 部 分 ： 如 上 图 分 为 网 络 部 分 网 络 部 分 和 主 机 部 分 主 机 部 分 。 网 络 部 分 好 比 就 是 你 在 X X 省 X X 市 X X 镇 ， 这 个 是 国 家 固 定 下 来 了 的 。 但 是 X X 小 区 X X 单 元 X X 号 是 开 发 商 自 己 定 的 。 两 个 编 号 加 起 来 加 起 来 就 是 你 的 i p 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 i p 地 址 却 是 变 化 的 ， 这 个 在 前 天 有 详 细 讲 到 。 六 、 子 网 掩 码 六 、 子 网 掩 码 子 网 掩 码 是 为 了 区 分 网 络 位 和 主 机 位 ， 上 面 我 们 说 到 过 ， 一 个 i p 地 址 是 由 网 络 部 分 网 络 部 分 和 主 机 部 分 。 主 机 部 分 。 正 如 一 个 人 的 名 字 由 姓 与 名 组 成 。 那 么 我 们 可 以 把 I P 地 址 比 作 一 个 人 的 名 字 ， 那 么 子 网 掩 码 就 像 是 一 份 名 单 ， 可 以 快 速 的 知 道 那 些 人 同 姓 ， 那 些 人 不 同 姓 ， 把 同 姓 的 人 分 在 一 组 ， 让 他 们 之 前 可 以 互 相 交 流 。 举 个 例 子 举 个 例 子
有 一 个 网 段 有 一 个 网 段 是 1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 0 - 1 9 2 . 1 . 2 5 4 ， 这 个 网 段 就 像 一 个 村 子 一 样 ， 就 称 它 为 安 防 村 安 防 村 ， 此 这 网 段 有 个 i p 地 址 是 1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 1 ， 我 们 就 叫 他 安 防 一 ， 另 外 一 个 人 叫 安 防 二 ， 它 的 i p 地 址 为 1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 2 ， 我 们 一 看 他 们 ， 就 知 道 他 们 是 同 村 的 。 另 外 有 一 个 网 段 ， 另 外 有 一 个 网 段 ， 是 1 9 2 . 1 6 8 . 0 . 0 — — 1 9 2 . 1 6 8 . 2 5 5 . 2 5 4 ， 我 们 叫 它 安 村 安 村 ， 村 里 有 个 同 样 有 两 个 i p 地 址 为 9 2 . 1 6 8 . 1 . 1 与 1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 2 ， 也 叫 安 防 一 ， 安 防 二 ， 那 么 问 题 来 了 ？ 这 个 时 候 ， 如 何 区 分 他 们 是 属 于 那 个 村 的 ？ 这 个 时 候 就 需 要 子 网 掩 码 子 网 掩 码 了 来 判 断 他 们 是 属 于 那 个 网 段 的 ， 需 要 把 安 防 一 、 安 防 二 带 到 村 里 去 认 下 ， 就 知 道 他 们 是 属 于 那 个 村 了 ， 安 防 村 安 防 村 的 网 段 是 2 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5 . 0 ， 安 村 安 村 的 网 段 是 2 5 5 . 2 5 5 . 0 . 0 。 网 络 中 也 会 出 现 类 似 于 “ 同 名 ” “ 同 姓 ” 的 i p 地 址 ， 如 何 区 分 他 们 到 底 是 属 于 那 个 网 段 ， 就 需 要 依 靠 子 网 掩 码 了 。 补 充 ： 补 充 ： 最 后 ， 弱 电 君 补 充 下 ， 为 了 方 便 大 家 更 深 入 的 了 解 网 络 知 识 ， 这 张 图 帮 助 大 家 理 清 网 络 知 识 的 应 用 。
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