引子
 
数据通讯，简称数通，真要说起来，那可是一言难尽，不过，要说局域网，人缘可就好多了，起码感性认识一般总还都是有一些的吧？
作为一只资深菜鸟，俺这几年总算也有些收获。小时候听我的邻居（一对唱河南坠子的盲人夫妻）说过一句很有哲理的话，那就是“笨鸟先飞懒蛤蟆先蹦（他们当年走村串乡唱坠子书的时候，这通常是他们的开场白，接下来就是说唱得不好请大家多多包涵之类的话了）”，今天俺就做做这先飞笨鸟了。
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言归正传。

 

想当年，俺寝室二、三、四哥在局域网魔兽和反恐战场上，还是小有威名的，尤其三哥打反恐时脑袋往前一伸一伸地一副要把那墙看透的模样，实在是憨态可掬。
不过，有一利必有一敝，有四个同学被劝退了，还有几个重修的，好不伤感呐。
那么，这承载着弟兄们几多欢喜几多愁的局域网战场背后的原理是什么呢？

 

豁出去了，即然是笨鸟与菜鸟之间的交流，就顾不得浅薄了，通俗是最最要紧。

 

不费话了，下面就赶紧以局域网为突破口，先在数通的王国里，溜溜吧。

局域网

局域网的一个特点就是，大家的IP是在同一网段的，不同的网段也就代表了不同的局域网。
不好，这里提到了IP和网段两个概念，既然是菜鸟，连这两个概念也不懂，也说不定哦，那就只好麻烦俺来亲自解说一下了。

 

我们班的局域网，总体上是以寝室为单位的，一般就两三台电脑，后来，几个寝室连在了一起，打起CS来，那场面，就是不一样。
所以，局域网首先要解决的问题，就是三台以上电脑之间两两互相可以通讯。
但是，我们班的电脑都是只有一个网线插口的，顶多可以和另外一台电脑想连，怎么再跟第三台相连呢？这就需要一种神奇的设备，也就是传说中的交换机啦。先不必管它是怎么实现的，目前只需要知道一旦某台电脑连到了一台交换机上，所有连在这同一台交换机上的电脑之间就都可以互相通讯了，就是这么神奇。

 

不过，让神奇的东西变得不神奇，倒是很有意思的一件事情，这就不得不重提前面的IP概念了。三台电脑要想互相通讯，首先要相互区分，老三必须把二哥的电脑同老五的电脑区分开来，因为老五的电脑上面没啥好玩的东西，老五是学习型的人。区分的关键就是两个地址，一是前面说的IP地址，一是MAC地址，属于同一局域网的电脑的IP地址和MAC地址是不能相互重复的，因此，IP地址和MAC地址就可以代表一台电脑，或者说，IP和MAC可以标识局域网中的不同主机，这么说，就有两分专业的味道了。
老三要通知老四“墙后有埋伏小心”，老三电脑发出的数据就不能只是这7个字，而是要带上老四的IP和MAC，这样，老四就知道这是给自己的信息了，这样，就省得接收一些不相关的信息。数据或者信息，在数通中通常称为报文，而IP和MAC由于位于报文的前面，也常被称为IP头和MAC头。
那么，可以小结一下了：局域网上，信息交换以报文为单位，报文是由报文头和有效数据两部分组成的，局域网上起作用的报文头主要是IP头和MAC头。

 

但是，还是不对啊，即使这样，老三要和老四通信，也要先知道老四的IP和MAC才行啊，老三怎么知道老四的IP和MAC呢？老四固然可以告诉老三自己的IP和MAC，但是，那样它们的电脑相互还是不知道对方的IP和MAC，也是白答。所以，局域网上的电脑要有一个相互学习对方IP和MAC的过程和规则。这就不得不重提前面所说的网段的概念了。
网段说白了就是IP地址的一个连续的范围，但是，此范围的宽度是2的N次方，不是任意宽度。比如，192.168.12.0/24就是一个网段，这个网段的宽度为256，也就是说，它包含256个IP地址，从192.168.12.0到192.168.12.255。
那么，即然像第一段所说的那样，同一局域网中的所有主机都必须在同一网段内，就好办了。局域网上的对方IP是静态配置的，但是MAC是动态学习的，不对，应该说是IP与MAC的对应关系是动态学习的。由于网段可以标识一个局域网，因此，局域网中只能学习本网段内的IP对应的MAC，这就是网段的一个意义。
当老三要通知老四的时候，他要知道老四的IP，但不需要知道老四的MAC，IP是老四告诉他，他配置在机器上的（就是在与老四建立CS连接的时候，需要隐式地或者显式地输入老四的IP）。老三要通知老四，实际上就是往老四的IP发数据，前面说过，必须首先知道老四的MAC才能完成这件事。
那怎么办呢？
老三发现老四的IP与自己是同一网段的，首先就给老四发一个特殊的报文，问：“老四（IP1）老四，我是老三（IP2），我的MAC是0x00e0fc000001，你的MAC是多少？请回答，请回答”，因为此时老三还不知道老四的MAC，所以，它填的就是一个特殊的MAC，就是0xffffffffffff，老三的这条消息虽然是发给老四的，但是，局域网上的所有主机都会收到，但只有老四会回应，老四回答说：“老三（IP2，MAC=0x00e0fc000001）老三，我是老四（IP1），我的MAC是0x00e0fc000002，请查收，请查收”，老四再回答老三的同时，也把老三的IP和MAC的对应关系记下来了。
这个特殊的报文就叫做ARP报文，这个特殊的过程和规则，就叫做ARP协议，IP和MAC的对应关系学到以后，就在各自的主机上形成一条ARP表项。ARP报文的一个很重要的特征就是他的MAC是全F的，目标IP也是全F的，即，255.255.255.255。

 

至此，局域网的工作原理就已经说完了。那么，老三发给老四的报文要先经过交换机，交换机怎么知道报文是给老四的而不是给二哥的呢？

 

欲知个中原因，且听下回分解。