网络协议二：使用Cisco Packet Traceer工具模拟网络环境，集线器，网桥，交换机，路由器，MAC，IP，同一网段，子网掩码，子网划分

1. 安装 Cisco Packet Tracer

baidu 网盘地址，感谢大神分享

安装，破解，中文化，都有说明，建议使用7.x的那个版本，感觉比8.x的翻译要完整一点

https://pan.baidu.com/s/18iWBOfhJJRhqgQqdNQcfMQ?pwd=dcch#list/path=%2F&parentPath=%2Fsharelink787890006-233616719750824

2. 两个pc直连

2.1 打开 packet tracer 软件，弄两个pc上去，

2.2 然后使用线将两台PC链接起来，链接的时候，会使用线，如果你不知道用什么线，可以使用自动连接线

2.3 配置IP

那么怎么验证这两个PC已经连接成功了呢？

我们第一个能想到的就是使用 ping 来完成，使用 ping 就需要知道pc的ip，双击pc 就能设定这台pc的IP了

2.4 使用ping 命令检查两个PC能否 ping 通

弄一个说明，记住IP（非必要）

执行 ping 另外一台pc的ip就可以了

2.5 另外一种方法测试是否两台PC联通

点击 simulation（模拟的意思），然后点击 add simple PDU（PDU 是数据包的意思），

simulation 模式下，发送 simple 的原理实际上就是 ping

删除刚才添加的 simple PDU，

2.6 simulation 模式下添加 complex PDU，当我们点击的时候，就会让选择那种协议模式

2.7 simulation 模式下，所有的执行的东西都是一步一步的，我们再将刚才使用ip ping 那个步骤弄一下，会发现，只有点击 simulation 模式下的一步一步的图标才能往下走

3. 两个PC 是如何知道 MAC 地址的呢？

这里先要重新理清一个概念。

两个PC 要访问，实际上是要知道IP 和 MAC 地址的，所谓的MAC 地址，实际上就是网卡的物理地址，那么刚开始的时候，我们只有这两台电脑的IP，并没有MAC地址，那么怎么知道这个MAC地址的呢？

为了弄清楚这个问题，我们需要将环境回复一下，然后在 simulation 环境下，一步一步的看这个MAC地址是怎么来的？

我们先将之前的两台IP改成 192.168.1.60 和 192.168.1.61

当我们将一个 simple PDU 从 PCsource 这台机器发送给 PCdest 这台机器

这里为了方便看，给两台机器重新名字，一个叫做 PCsource，一个叫做 PCdest

当我们第一次 将一个 simple PDU 试图发送到对方时候，会有两个协议使用到，

第一个是ICMP，这是 ping 使用的协议，

第二个是ARP协议，这个是请求知道对方 mac地址的，更加准确的说：ARP是广播，会给和自己相连的所有的设备发送广播，带的信息为自己的IP，自己的MAC地址，目地IP，想要的信息为目地PC的MAC。ARP广播发送的目标为同一网段的所有电脑。

我们在第一个ICMP协议上双击，可以看到详细的说明

我们在第二个是ARP协议上双击，可以看到详细的说明

目的pc 的mac 地址，这块是FFFF FFFF FFFF ,并不是一个确定的MAC 地址，意思是广播，在实际中，是广播给所有和源PC 链接上的设备，询问的内容是：我在寻找IP 为 192.168.1.61的MAC 地址。

当设备1接受到后，会检查自己的IP，如果不是192.168.1.61，会扔掉这个广播。如果刚好自己的IP就是 192.168.1.61，则会将自己的MAC 地址返回

我们再次点击 simulation 的下一步，

就会看到还是通过 ARP返回了MAC地址

然后选择最后一个ARP可以看到

然后再一步一步 ping

4. 多个电脑连接 --同轴电缆（已经淘汰），知道有这个方式就行，不用花时间。

淘汰的原因如下：

1.半双工通讯，所谓的半双工，意思就是如果我们从PC1 给PC2发数据，则同时PC2不能给PC1发数据

2。容易冲突

3.不安全

4.容易瘫痪

5. 多个电脑连接 -- 集线器

可以理解为，只是转发数据的一个机器，

比同轴电缆的好处是：当计算机 1 和集线器中的线路出现问题的时候，其他的不受影响。

只能转发，意味着没有 ARP缓存，只是一个中转站

我们来看一个通过集线器链接三台电脑的例子：来看一下这个集线器是如何工作的。

还是从 pc0 发送数据给pc1

按下 simulation 的下一步，下一步，下一步：

当pc0先会发数据给集线器；
集线器就是个中转站，
把数据会发给PC1 和 PC2；
pc2收到后会丢弃数据；
pc1收到后会返回ARP包给集线器；
集线器收到后，会把数据包发送给PC0和 PC2;
pc2再次丢弃数据包
pc0会受到数据包，这时候ARP就结束了。

这时候PC0中已经有了PC1的mac地址和ip 了，那么再次发送ICMP的时候

PC0将数据发送给集线器，集线器还是会把数据发送给 PC1 和 PC2，这是因为集线器就是个中转站，并没有记忆功能，因此他还是会发送包给所有和它连接的设备。

同理，当PC1再次回传数据给 PC0的时候，会先将数据回传给集线器，集线器会发送给PC0 和 PC2，PC2收到后会丢弃该数据，PC0收到正确的包

集线器的问题：

智商太低。

无论是第一次连接时候发送的ARP，还是在已经知道对应MAC情况下，集线器都是会发送给所有连接上的设备，这会导致大量的占用带宽，是很不理想的状态。

6. 查看当前PC 的arp 的缓存，删除arp 缓存

arp -a 查看当前设备的缓存的arp 有哪些
arp -d 删除当前设备的缓存的arp

7. 网桥 network bridge

为了解决集线器的缺点，就有了网桥。

网桥是在两个集线器间假设的桥梁，因此有两个端口，一个叫做 L端口（左端口），一个叫做R 端口（右端口）。

网桥能自学习每个接口那侧的MAC 地址。

能起到隔绝冲突域的作用

举例说明，如下图：计算机6 要发送数据给计算机2

那么第一次的时候，肯定是要发一个ARP，集线器1在收到 ARP后，会发送给计算机7，计算机8，网桥0。

网桥0 中有一个 mac地址表，会记录计算机6的MAC地址。类似

L端，计算机6 mac 地址为 aabbccdd

然后网桥0 会把数据发送给集线器0，

集线器0会把数据发送给计算机1，计算机2，计算机3，当然计算机1和3都会放弃该数据包，计算机2会回送数据给集线器0.

集线器0会将数据回传给网桥0，这时候网桥0就会记录计算机2的MAC地址

R端，计算机2的mac 地址为 eeff0011

然后把数据再次回传给集线器1，集线器1发送数据给计算机6,7,8,当然计算器7，计算机8会丢弃该数据。

这时候计算机6中就有了计算机2的ip 和mac。

当下次计算机6 发送 ICMP的时候，还是会发给集线器1，集线器1发给计算机7,8，网桥0.

网桥0这时候会看 检查 mac 表，发现计算机2的mac 地址在自己的mac 表的R端，因此会发送给集线器0.

这跟之前没有网桥时没有啥不一样。

但是如果我们的目的就是从计算机6 发送给计算机7.

那么当计算机7的mac 地址回传给集线器1的时候，集线器1 也会发送给网桥0，因此网桥0的 mac 表会记录 L端有计算机7的 mac 地址。

在当计算机6 发送 ICMP 的时候，到发送数据到网桥0的时候，网桥0查询自己的 mac 地址表，会发现计算机7 的mac 地址在L端，因此数据不会通过网桥0 发送给集线器0.因此实现了隔绝冲突域。

8 交换机

交换机是没有mac 地址的，只是一个聪明的转发者。

比集线器安全，可以看成有很多接口的网桥。

可以实现全双工通讯

从上面的集线器和网桥的链接，我们发现还是有问题。

例如从计算机6 发送数据给计算机 2，每次数据还是要发送给所有的设备。

因此就有了交换机。

交换机可以理解为有很多接口的网桥，且能实现全双工通讯。

交换机的每个接口都会记录和它相连的mac 地址, 这就意味着，在第一次两个IP链接后，交换机的mac 表中就会记录地址，当后面两个IP在连接的时候，就会很精准的找到路径，从而避免集线器和网桥的一些弊端。

那么是否我们把全球的设备都使用交换机连接呢？

是不行的，首先，交换机和集线器，网桥一样，需要在 同一网段 ，首先的问题就是同一网段没有那么多的IP。

其次，在两个从来没有连接过个的IP 第一次连接的时候，都需要发送 ARP 广播。如果交换机能连接的设备有成千上万台，还是会有网络带宽的占用问题。

9.路由器

我们先来总结一下前面学过的知识：

前面学习过的网线直连，同轴电缆，集线器，网桥，交换机

上述这些设备数据的交互必须在同一网段，链接的设备处在同一广播域。

上述这些设备都没有mac 地址。

网桥和交换机能子学习并记录和它连接的设备的 ip 和 mac 。

由于交换机只能对于同一网段的网络进行访问，而我们又不能将全球的网络放在同一个网段。

因此就有了路由器这个方案。

路由器的功能是可以将不在同一网段的 IP 链接在一起。

为什么路由器拥有 将不在同一网段的IP 链接在一起的 这个能力呢？

这是因为路由器是有多个 mac 地址和多个IP地址的。

每个mac 地址对应一个 IP。

由于路由器有多个 IP 和多个mac 地址，为了方便看路由器的某一个接口和那个具体的链接在一起，需要打开下面的选项。

我们画一个，如下图，一个路由器链接了上个不同网段，网段A 和网段B

我们现在的需求是从PC1发送数据到PC2，由于路由器是有多个mac 和多个IP的，因此我们需要将Fa0/0 的 ip 设置为和网段A 在同一网段。那么就是 192.168.1.x了。

由于我们是要通过路由器0 的 Fa0/0 去访问 Fa1/0，进而使用 Fa1/0去访问 PC2 。

这个路由器的两头：FA0/0和 Fa1/0 就类似一个网络管理者一样，更像一道门一样，在计算机中，人们给FA0/0和 Fa1/0 起名为网关

网关实际上路由器一边的IP，且约定俗称为 XXX.XXX.XXX.1

那么很明显了，我们还需要配置路由器两边的网关

配置路由器两边的网关

设置了路由器的 IP ，得到如下的图

那么我们再来看：PC1发送数据到PC2

1. 为什么ARP 请求要找路由器的 mac 地址呢？

因为PC1开始发数据的时候，发现目标地址是 192.168.2.1 ，和自己不再同一网段。（这里需要说明一下：并不能简单的认为 192.168.1.x 和 192.168.2.x 就不在同一网段，这里是刚好192.168.1.x 和 192.168.2.x 不在同一网段。同一网段的概念后面要重新的说明。），

发现不在同一网段，意味着一定要通过路由器来传递数据。

那么第一步就是去找和自己相连端的路由器的mac 地址，因此就发送一个ARP，找谁呢？找和自己链接的路由器的mac地址。因此有了如下的ARP，