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计算机网络常识分享：

问题1：网络到底是什么？

问题2：手机和电脑怎么通信？

问题3：洲际网络是如何连接的？

问题4：海底电缆被切断有什么影响？

网络设备——计算机计算机是用来记录和处理无线电信号的机器电信号是通过高（2.4~5v）低（0~0.4v）电平来表示1和0，计算机中由0和1组成的数据叫做二进制数据，计算机通过一系列的编码和封装处理将二进制数据转换成各种文本，图像，音频，视频等形式供我们使用的。

网络是用来让不同的计算机设备相互连通的一种工具想实现两台计算机之间的通信最简单的方式就是通过一根线来连接两个设备，让两台计算机通过电信号的传输实现网络通信但将计算机增加至更多，用来连接网络设备的网线数量也越来越多，而且是呈指数上涨，若要计算n台计算机通过这种方式连接所需的网线数量c=n*（n-1）/2

例如100台计算机，此刻添加一台计算机，则需要多安100个网线，这种方式不合适，太费线

还有一个有效的方式是使用一个用来转发信息的设备——集线器/Hub将每台计算机与Hub相连，每增加一个设备，只需要新增一个连接，这样所需要的总连接数就会大大降低。

现在有5台设备，如果设备1要给设备3发送消息，我们设想设备1发送给Hub，Hub发送给设备3，但由于Hub同时连接了多台设备，并不能确定哪个设备是设备3，所以群发信息。

这样目标设备可以成功接收到消息，但这种设备存在一个问题，就是隐私性较差，所有设备都会接收到消息，再由设备决定要不要使用数据。

除此之外集线器是半双工的工作模式（无法同时双向通信）例如生活中的对讲机，当某个频道说话时，其他人只能听不能说，无法像打电话一样实时交流，实时性较差。Hub太费时间。

主要为了解决以上问题，使用新的转发设备——交换机来替代集线器，交换机与集线器的最大区别是交换机会记录设备的唯一标识来区分不同的连接设备。

唯一标识就是MAC地址，为了确保唯一性，每个网络设备的MAC地址在出厂的时候就已经被写好，正常情况下，“全球唯一，无法修改（特性）”

在使用中，交换机会将每个设备的MAC地址与其对应的端口号记录为一张表，这时设备a希望给设备c发消息，交换机会根据MAC地址从表中查询到设备c的端口号，设备c就能收到消息了。

对比集线器，交换机不仅解决了点对点的连接问题，还支持全双工模式——允许两台设备间进行双向的数据传输，可以实时交流，除此之外交换机还支持桥接——通过一根线连接两个交换机，实现两个交换机中的设备的相互访问。例如存在交换机1和交换机2，并分别连接了不同的网络设备，这时交换机1会将交换机2上面的网络设备端口记录为桥接连接的端口，然后在通过交换机2的MAC地址表来查询所在的端口，这样就实现了桥接网络。

交换机适用于在较小范围的局域网使用，比如公司的内网，学校的教学网等场景下。如果将网络的覆盖范围继续扩大，就会出现以下情况：

由于交换机能记录的MAC地址是有限的，通常是几千或者几万个，如果范围内的设备过多，则新的MAC地址会覆盖旧地址。

交换机的桥接并不会扩大容量，而是会增加新的MAC地址记录相互连接的交换机越多，会让消息的传播的路径变长，还可能因为连接顺序的不合理导致经过不必要的设备或形成环路。网络规模较大，一味的合并网络并不可取。

问题与解答：

1.多台交换机桥接之后，如何实现信息的传递？

答：信息的传递主要依赖于交换机间的链路和MAC地址表。交换机通过链路相互连接，并通过MAC地址表来学习网络上设备的MAC地址，进而实现数据帧的正确转发。当一个交换机接收到一个数据帧时，它会查找MAC地址表，如果找到匹配的MAC地址，则会直接将数据帧转发到对应的端口；如果没有找到匹配的MAC地址，则会将数据帧广播到所有端口，除了接收到的端口。这样，其他交换机上的MAC地址表会学习到新的MAC地址信息，并将其与相应的端口关联起来，以便将来能够正确转发到该MAC地址的数据帧。

2.每台交换机会因为桥接之后而增加其他交换机上连接的网络设备所对应的MAC地址数量吗？

答：交换机桥接后，如果目前只在一台交换机所连接的网络设备间进行数据传递，则每台交换机的MAC地址数量不会发生变化。每台交换机仍然只记录与自己直接相连的设备的MAC地址，不会占据单个交换机的存储空间，但如果当一个交换机学习到另一个交换机上的MAC地址时，一个交换机学习到的另一个交换机的MAC地址将会被添加到它的MAC地址表中。

为了连接多个网络，我们引入路由器（一种专门的网络设备）路由器的作用是找到两个网络之间的更优路径，适用于多个网络的互联与数据转发，同时为了区分不同网络和网络中的设备，我们使用IP来进行标识。

现在存在多个由交换机组织的网络且每个网络中都存在连接的设备，我需要让网络a中的设备a1和网络b中的设备b1通信，就需要使用路由器，这时路由器会给不同网络分配网段，如网络a分配网段192.168.1.0/24，网络a连接到路由器的192.168.1.1端口，并且网络a内的设备a1分配IP为192.168.1.10而网络b分配网段192.168.2.0/24连接到路由器的192.168.2.1端口，并且分配给设备b1的IP为192.168.2.20其中不同网络连接到路由器的IP称为默认网关IP例如192.168.1.1和192.168.2.1

注意：IP只是某个设备的临时标识，最终通信还是要通过MAC地址来完成的

当a1要向b1发送消息时，会先在网络a中寻找IP所对应的设备，如果找不到，就会将数据发送给路由器，在路由器中存在记录IP和端口映射关系的路由表，路由器会根据路由表来决定如何将数据包转发到网络b，最后在网络b中找到192.168.2.20所对应的b1的MAC地址，将数据发送给b1，就这样完成了一次跨网络的数据传输，这时a1会记录下b1的MAC地址，但由于a1和b1分别处于不同的网段，他们是无法直接通信的，后续通信还是通过路由器转发操作。

用常用的公网IP来计算，IPv4可以标识的网络设备为2的32次方，也就是43亿个网络设备左右，而由于人类数量多，互联网普及，很多人不止一台网络设备，IPv4将近耗尽，如今研发出IPv6可标识出2的128个设备