絡(luò)工程師入門基礎(chǔ)：什么是 VLAN、三層交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)與 DNS？這樣理解省時又省力。

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什么是 VLAN

VLAN 中文是“虛擬局域網(wǎng)”。LAN 可以是由少數(shù)幾臺家用計算機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，也可以是數(shù)以百計的計算機(jī)構(gòu)成的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。VLAN 所指的 LAN 特指使用路由器分割的網(wǎng)絡(luò)——也就是廣播域。

聽上面的概念，肯定有不少朋友是一頭霧水的，什么是虛擬局域網(wǎng)？好好的，為什么要劃分 vlan？

這里舉個例：通俗的了解

一所高中，新學(xué)期高一招了 800 個學(xué)生，這 800 個學(xué)生，如果放在一個班里，那肯定是管理不過來。

面對 800 個人，老師看了也頭疼，這邊在授課，那邊完全聽不到，老師布置什么任務(wù)，也會有一些傳達(dá)不到，老師要是想找某個學(xué)生的信息，要從 800 份信息中去找，極其麻煩，浪費(fèi)時間。

而實(shí)際中，也是一樣，電腦 A 要想要與電腦 B 通信，于是電腦 A 就需要發(fā)送 arp 請求，而網(wǎng)絡(luò)中電腦眾多，最終 ARP 請求會被轉(zhuǎn)發(fā)到同一網(wǎng)絡(luò)中的所有電腦，才能找到電腦 B。

如此一來，為了找到電腦 B，消耗了網(wǎng)絡(luò)整體的帶寬，收到廣播信息的計算機(jī)還要消耗一部分 CPU 時間來對它進(jìn)行處理。造成了網(wǎng)絡(luò)帶寬和 CPU 運(yùn)算能力的大量無謂消耗。

那么怎么辦呢？

學(xué)校就針對這 800 個學(xué)生，分成了 10 個班，每個班 80 人，分別命名為高一（1）班，高一（2）班……高一（10）班，每個人都會獲得一個班級編號。

1101 表示一班 01 號學(xué)生

1102 表示一班 02 號學(xué)生

1201 表示二班 01 號學(xué)生

同一個班的學(xué)生編號尾數(shù)不同，其它的都相同。

那么這樣老師再管理起來就輕松多了，可以把一班這 80 人管理的妥妥的，隔壁 2 班與 3 班亂成一鍋粥也不管一班的事，我就要這一班 80 人好好上課就行。

這就是 vlan，每個班就相當(dāng)于一個 vlan，而每個班名稱，就相當(dāng)于 vlan 的名稱，而每個學(xué)生的編號就是 ip 地址；同班同學(xué)（同一個 vlan 的 ip），因為同一個教室，朝夕相處，且可以相互通信，不同班的同學(xué)，若不做其它工作，很難往來通信。

所以同一個 vlan 間，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 如何通信呢？就需要單臂路由與三層交換機(jī)。

02

單臂路由與三層交換機(jī)

我們知道要實(shí)現(xiàn)不同 vlan 間通信，就必須需要有路由功能，不同 VLAN 之間相互通信的兩種方式（單臂路由、三層交換機(jī)）。

什么是單臂路由？

單臂路由的實(shí)現(xiàn)方式，其實(shí)就是普通二層交換機(jī)加路由器，從而實(shí)現(xiàn)不同 vlan 間的可以互相通信。

那什么是三層交換機(jī)呢？

對于小型的網(wǎng)絡(luò)，單臂路由可以應(yīng)付，但隨著 VLAN 之間流量的不斷增加，很可能導(dǎo)致路由器成為整個網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，出現(xiàn)掉包、或者通信堵塞。

為了解決上述問題，三層交換機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。三層交換機(jī)，本質(zhì)上就是“帶有路由功能的（二層）交換機(jī)”。

路由屬于 OSI 參照模型中第三層網(wǎng)絡(luò)層的功能，因此帶有第三層路由功能的交換機(jī)才被稱為“三層交換機(jī)”。

關(guān)于三層交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以參照下面的簡圖：

在一臺本體內(nèi)，分別設(shè)置了交換機(jī)模塊和路由器模塊；而內(nèi)置的路由模塊與交換模塊相同，使用 ASIC 硬件處理路由。

因此，與傳統(tǒng)的路由器相比，可以實(shí)現(xiàn)高速路由。并且，路由與交換模塊是匯聚鏈接的，由于是內(nèi)部連接，可以確保相當(dāng)大的帶寬，所以對于正規(guī)的項目，需要使用三層交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)間的通信。

03

什么是網(wǎng)關(guān)

在了解了 vlan 與三層交換機(jī)后，能不能通信，還需要看網(wǎng)關(guān)是否正確。

①什么是網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)（Gateway）又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器。網(wǎng)關(guān)在傳輸層上以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，是最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，僅用于兩個高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。

②如何來理解網(wǎng)關(guān)

大家都知道，從一個房間走到另一個房間，必然要經(jīng)過一扇門。同樣，從一個網(wǎng)絡(luò)向另一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息，也必須經(jīng)過一道“關(guān)口”，這道關(guān)口就是網(wǎng)關(guān)。顧名思義，網(wǎng)關(guān)（Gateway）就是一個網(wǎng)絡(luò)連接到另一個網(wǎng)絡(luò)的“關(guān)口”。

按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)關(guān)也有很多種。TCP/IP 協(xié)議里的網(wǎng)關(guān)是最常用的，在這里我們所講的“網(wǎng)關(guān)”均指 TCP/IP 協(xié)議下的網(wǎng)關(guān)。

③網(wǎng)關(guān)的 IP 地址

那么網(wǎng)關(guān)到底是什么呢？

網(wǎng)關(guān)實(shí)質(zhì)上是一個網(wǎng)絡(luò)通向其他網(wǎng)絡(luò)的 IP 地址，網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)段內(nèi)的可用 IP 中選一個，不過，一般用的是第 1 個和最后一個。

例如比如有網(wǎng)絡(luò) A 和網(wǎng)絡(luò) B：

網(wǎng)絡(luò) A：的 IP 地址范圍為“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0。

如果需要與其它網(wǎng)段通信，那么它的網(wǎng)關(guān)可以設(shè)置為 192.168.1.1，當(dāng)然也可以設(shè)置為網(wǎng)段內(nèi)其它的一個 IP 地址。

網(wǎng)絡(luò) B：的 IP 地址范為“192.168.2.1~192.168.2.254”，子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0。

如果需要與其它網(wǎng)段通信，那么它的網(wǎng)關(guān)可以設(shè)置為 192.168.2.1，當(dāng)然也可以設(shè)置為網(wǎng)段內(nèi)其它的一個 IP 地址。

④網(wǎng)關(guān)是如何實(shí)現(xiàn)通信？

在沒有路由器的情況下，不同的兩個網(wǎng)絡(luò)之間是不能進(jìn)行 TCP/IP 通信的，即使是兩個網(wǎng)絡(luò)連接在同一臺交換機(jī)（或集線器）上，TCP/IP 協(xié)議也會根據(jù)子網(wǎng)掩碼（255.255.255.0）判定兩個網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)處在不同的網(wǎng)絡(luò)里。而要實(shí)現(xiàn)這兩個網(wǎng)絡(luò)之間的通信，則必須通過網(wǎng)關(guān)。

如果網(wǎng)絡(luò) A 中的主機(jī)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的目的主機(jī)不在本地網(wǎng)絡(luò)中，就把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給它自己的網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò) B 的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡(luò) B 的網(wǎng)關(guān)再轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò) B 的某個主機(jī)。網(wǎng)絡(luò) B 向網(wǎng)絡(luò) A 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的過程。

所以說，只有設(shè)置好網(wǎng)關(guān)的 IP 地址，TCP/IP 協(xié)議才能實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的相互通信。

⑤什么是默認(rèn)網(wǎng)關(guān)？

如果搞清了什么是網(wǎng)關(guān)，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)也就好理解了。就好像一個房間可以有多扇門一樣，一臺主機(jī)可以有多個網(wǎng)關(guān)。

默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的意思是一臺主機(jī)如果找不到可用的網(wǎng)關(guān)，就把數(shù)據(jù)包發(fā)給默認(rèn)指定的網(wǎng)關(guān)，由這個網(wǎng)關(guān)來處理數(shù)據(jù)包?，F(xiàn)在主機(jī)使用的網(wǎng)關(guān)，一般指的是默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。

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什么是 DNS

DNS 是域名解析服務(wù)器（Domain Name System），是把網(wǎng)址變成 IP 地址的服務(wù)器。

DNS 說白了是把域名翻譯成 IP 地址用的，這里面舉個例子，大家就很容易清楚了。

例如我們在瀏覽器里面輸入 www.baidu.com 的時候，機(jī)器要跟百度這個網(wǎng)站進(jìn)行通信，機(jī)器要往外面發(fā)送數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包里面要寫百度這臺服務(wù)器的 IP 地址。

我們不知道 IP 地址是多少，那么就需要主機(jī)問 DNS 服務(wù)器，DNS 服務(wù)器就自動幫我們把 www.baidu.com 這個域名翻譯成了 IP 地址 61.135.169.105。然后寫到了數(shù)據(jù)包的目的 IP 地址里面就可以進(jìn)行通信。

就跟我們寫信一樣，你得寫個收信人的地址郵局才能給你發(fā)送吧，你給國外寫信，你寫中文地址郵局不認(rèn)識，需要這個一個人幫你翻譯成英語。

這就是 DNS 的作用，所以你的在本地連接里面寫 DNS 才可以正常瀏覽網(wǎng)頁，如果不設(shè)置 DNS，是無法正常訪問網(wǎng)頁的。

05

MAC 地址

講到 MAC 地址，就不得不提 IP 地址，這里順便把 IP 地址也說下。

IP 與 MAC

雖然現(xiàn)在已經(jīng) ipv6 了，但我們基本用的大多數(shù)還是 ipv4 協(xié)議，所謂 ip 就是你電腦整個網(wǎng)絡(luò)的編號。

其他電腦想訪問電腦就得需要這個編號。但是這個編號很多情況下是一直在變化的。唯一不變的是你的 MAC 地址：物理地址。

MAC 是網(wǎng)絡(luò)中用來標(biāo)識網(wǎng)卡設(shè)備的唯一網(wǎng)絡(luò)地址。由相關(guān)硬件制造商統(tǒng)一分配，每臺電腦的 MAC 地址都是唯一的。

做個比喻，你經(jīng)常搬家，你沒搬一次家都有一個地址，XX小區(qū)XX單元XX號，這個就是 IP。

但是你的名字不變，這個就是 MAC，不同的是我們的 MAC 不允許重名。

我們的 IP 分為兩個部分：如上圖分為網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分。網(wǎng)絡(luò)部分好比就是你在XX省XX市XX鎮(zhèn)，這個是國家固定下來了的。

但是XX小區(qū)XX單元XX號是開發(fā)商自己定的。兩個編號加起來就是你的 ip 了。不同的是在現(xiàn)實(shí)中兩個編號的長度是固定的，在網(wǎng)絡(luò)上 A、B、C、D 的 ip 地址卻是變化的，這個在前天有詳細(xì)講到。

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子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼是為了區(qū)分網(wǎng)絡(luò)位和主機(jī)位，上面我們說到過，一個 ip 地址是由網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分。正如一個人的名字由姓與名組成。

那么我們可以把 IP 地址比作一個人的名字，那么子網(wǎng)掩碼就像是一份名單，可以快速的知道那些人同姓，那些人不同姓，把同姓的人分在一組，讓他們之前可以互相交流。

舉個例子

有一個網(wǎng)段是 192.168.1.0-192.1.254，這個網(wǎng)段就像一個村子一樣，就稱它為安防村，此這網(wǎng)段有個 ip 地址是 192.168.1.1，我們就叫他安防一，另外一個人叫安防二，它的 ip 地址為 192.168.1.2，我們一看他們，就知道他們是同村的。

另外有一個網(wǎng)段，是 192.168.0.0——192.168.255.254，我們叫它安村，村里有個同樣有兩個 ip 地址為 92.168.1.1 與 192.168.1.2，也叫安防一，安防二，那么問題來了？這個時候，如何區(qū)分他們是屬于那個村的？

這個時候就需要子網(wǎng)掩碼了來判斷他們是屬于那個網(wǎng)段的，需要把安防一、安防二帶到村里去認(rèn)下，就知道他們是屬于那個村了，安防村的網(wǎng)段是 255.255.255.0，安村的網(wǎng)段是 255.255.0.0。

網(wǎng)絡(luò)中也會出現(xiàn)類似于“同名”“同姓”的 ip 地址，如何區(qū)分他們到底是屬于那個網(wǎng)段，就需要依靠子網(wǎng)掩碼了。