高压水泥注浆泵:不同子网通信

下面奔今天的主题首先介绍一下，网关的作用，因为实现中要借助网关。
路由器是三层的设备，主要协议为IP。三层设备主要负责寻址，通过查看自已通过各种动态路由协议或静态指定的路由表，来确定数据包的传送方向，路由器就像是站在十字路口的一个交警，如果有司机（数据包）不知道目的地就问这个交警，这个交警从大脑的数据库中检索到，这个司机要去的目的地，然后再确定到达目的应走哪个路口。而计算机中有与OSI七层相对应的模块，当应用层发出网络请求后经由表示层、会话层、传输层（具体功能不在本文范围，请参看其它资料），要送到网络层加封网络层信息即IP地址，同时也要进行寻址（路由）。但大部分的计算机是不支持路由协议的，既使和路由器相连也不会学习到任何路由信息。这就要行手工指定了。这就是网关的作用，设上网关就相当于在电脑中加入了一条这样的路由条目（在命今提示符下输入 route print 查看，特别注意，没有网关是没有这个条目的）。这里假定为网关为192.168.1.1 网卡IP为：192.168.1.123）：
Network Destination        Netmask          Gateway         Interface       Metric
      0.0.0.0               0.0.0.0        192.168.1.1      192.168.1.123      20

这是一条默认路由，意思是当在route print看到这张表上找不到去网目的地的路由条目时，将数据包发往网关192.168.1.1，interface为到达网关的本地接口，这里是192.168.1.123所在接口的链路上。（有这张表的前题是：你的网卡必须是处在UP状态，既线缆接好的状态下才能看到）。除上边那个条目外应该还有很多条目，还必须说的一个条目是你的直连路由条目，或说你的网卡IP地址所在子网的路由（这条路由是系统自动生成的）：
Network Destination        Netmask          Gateway         Interface       Metric
    192.168.0.0         255.255.255.0    192.168.1.123    192.168.1.123     20
意思是 到达你网卡IP所在子网 192.168.0.0／24（这里没划子网，就是主网号了）的数据包，都将会发到你的本地接口上 既192.168.1.123所在接口连接的链路上（Gateway和Interface为什么一样，没有一个很好的解释我这样认为：interface永远都是本机上的某一接口，而gateway可能是本机上的某接口，也可能是到达目标网络的下一跳地址，根据具体的情况而定。当Gateway是本机接口的IP说明此路由只有一跳,无须中间路由）。

当PCA要给PCB发送数据时，首先应用程序产生数据，经由上层协议送到网络层，网络层要完成他的使命，首先封装源IP地址192.168.1.111，再封装上目的IP地址192.168.1.222，下一部就要进行路由了，这时就用到了计算机中的那张路由表。查表结果：去往192.168.0.0／24 （直连路由，同网段的）应发到192.168.1.123接口上。之后，还要引入一个新概念，就是arp表，就是由arp协议（address resolution protocol）产生的表。Arp是网络层的协议，直接封装在EthernetⅡ类型的以太网帧里的。作用是请求 某IP地址所对应的以太网MAC地址。然后型成一张表，以便缓存此地址，下次直接再用。在这个例子中已经确定，此数据包是发给PCB的，检查目的和源IP地址，是在同一网段的，这时arp启动，发送request包(把arp包中的opcode位置0X0001)，包里的部分内容为
Sender MAC address 00:00:00:00:00:01 Sender IP address 192.168.1.111
Target MAC address 00:00:00:00:00:00 Target IP address 192.168.1.222
意思是：谁的IP是192.168.1.222,请把你的MAC地址告诉192.168.1.111
然后PCB 发reply包（opcode位置0X0002）给源主机，部发内容如下：
Sender MAC address 00:00:00:00:00:02 Sender IP address 192.168.1.222
Target MAC address 00:00:00:00:00:01 Target IP address 192.168.1.111
意思是 我PCB 192.168.1.222 的mac地址是00:00:00:00:00:02
这样源主机就知道了目的主机的MAC地址，数据包封装的二层MAC目的地址为00:00:00:00:00:02
然后发到链路上，数据包就会顺利到达，与此同时对方会学到PCA的mac（通信是双向的吗），双方互相知道对方的MAC。
还以上面图为例，现在假定PCB的IP为192.168.0.222 （不在同一网段）看看如何通信，实践告诉我们IP不在同一网段的计算机之间是不能通过二层交换机进行通信的，那么是为什么呢，有了上面的基础就不难分析出来。PCA要发往PCB的数据包在进行路由时，检查发目的IP没有和自已网卡IP在同一网段，也就不会有去往192.168.0.222／24的路由条目，这时就有两种情况了，1、有网关，有网关就有默认路由，此时又有两种情况如果网关IP和本地主机在同一网段arp协议就会请求网关的IP所对应的mac，如果不在同一网段，arp协议不会启动这是协议规定。（正好符合这个例子）2、没有网关，自然没有默认路由。这样数据包就没有去处，丢弃数据包。至此原因找以了，不能通信的原因在于，没有路由条目，无法获知对方的mac地址。怎么解决一下呢，只要在本地主机有条路由能指向目的主机，且有目的主机的mac地址，当然通信是双向的目的主机也要有到源主机的路由和MAC的,这样就能实现通信了，
下面看看实现方法如下图：

在pcA上用arp -s 192.168.0.222 00-00-00-00-00-02 来加入一条静态的IP to mac 映射表。网关设上192.168.0.222。其实加入网关就是在电脑上加入一条默认路由
(也可以用route add 192.168.0.0 mask 255.255.255.0 192.168.111加上一条路由)即
Network    Destination       Netmask Gateway       Interface         Metric
0.0.0.0       0.0.0.0          192.168.0.222       192.168.1.111        1
Pc2 上用arp -s 192.168.1.111 00-00-00-00-00-01 加入一条静太的映射。
网关为192.168.1.111。默认路由为
Network     Destination       Netmask Gateway         Interface       Metric
0.0.0.0       0.0.0.0          192.168.1.111       192.168.0.222        1
此前的数据通信过程就成了这样
PcA用层发出向pc2的通信，数据经由表示层、会话层、传输层后，要送到网络层加封网络层信息即IP地址，源IP和目的IP不在同一网段（为没有直连路由），用默认路由进行发送，默认路由网关为192.168.0.222，查arp表有192.168.0.222所对应的mac地址（静态指定的）这样数据包就会被PCB接收，PCB也执行同样的过程，这样双方就能通信了。好的大功告成了。
总结
这篇文章技术含量不高，但对通信细节要有明确了解，且还要有清晰的思路来让读者看懂。为了适应大多数人，所以写的比较啰唆，仅适用于初学者。在实现过程中，最后解释的不清析，或说不够准确，还要写一篇文章来解释一下。请关注。（此文有什么不足之处请留言指出）