[计算机网络] - 从英雄联盟，看数据包何去何从？

MDove 0人评论 448人阅读 2018-08-26 13:46:43

https://blog.51cto.com/13931046/2164493

写在前面

我们总是在说TCP/IP协议。HTTP头怎么怎么样；TCP头怎么怎么样；IP头怎么怎么样；MAC头怎么怎么样。不过话又说回来，计算机网络的问题，大多都是问这些。深入了解这部分内容，的确是最优解。

不过作为德智体美劳全面发展的新时代码农，多了解一点，多学习一点。总归是没错的。（不就是多掉几根头发，怕啥！大不了用霸王）

今天，我们就来从英雄联盟入手，聊一聊数据包是怎么从我方水晶（我的计算机）到敌方水晶（目标计算机）的。

当然，如果不想看这些莫名其妙内容的小伙伴，可以直接拉到文章末尾看总结~

开搞

准备工作

首先来说，一般情况下，从应用层到链路层，我们逐层包装了HTTP协议的内容，TCP协议的内容，IP协议的内容。此时到了链路层，准备封装mac地址。

那么这个时候我们需要通过ARP协议得到目标IP的mac地址。第一步，一定要判断一下目标IP是否和自己是同一网段。

A-IP判断：B-IP是否和自己是同一网段，使用的方式是自己的（A-IP）子网掩码与B-IP的IP地址进行“与”（两位同时为“1”，结果才为“1”，否则为0）运算。

如果是同一网段，那么很舒服。直接局域网大吼一声，这个谁知道这个X-IP地址的mac。X-IP所在的网口一看：哎呦卧槽，这不是叫我的么？哥们，里边请里边请。

那么这个包很顺利的都进来了。那么接下来就是我们熟悉的TCP/IP的反向解析的过程。

那如果不在同一网段呢？

让我们先看一张图：

进入联盟的世界

是不是觉得走错片场了？没走错、没走错，接下来就让我，用这张图，解释数据包（英雄）将如何从我方水晶（我的计算机）到敌方水晶（目标计算机）。

假设我们是随机英雄，游戏加载完毕，英雄被创建出来（从应用层到网络层，层层包装），来到了我方泉水（链路层）。

游戏准备开始，呦，我们的英雄是个瑞雯。假设我们的瑞雯，出生就带着一个目标：从上路攻入敌方水晶。

但是我们的瑞雯，只知道目标，其他啥都不知道！敌方上路怎么走？我是新手，不知道啊。泉水商人是个战争贩子，见多识广，去问问他吧！

泉水商人看到瑞雯的目标，给瑞雯指了条明路：你去找我方上路高地塔。

我方上路高地塔，看到了瑞雯的目标说话了：不要慌，虽然我不知道敌方上路到水晶怎么走，但是我知道我方上路门牙怎么走。你从我这走，去它那准没错！

瑞雯拖着符文之刃，来到了我方上路门牙。我方上路门牙一看目标，瑞雯的目的是敌方水晶！我方上路门牙，轻蔑一笑：小姑娘，我劝你不要去找死。

瑞雯冷哼一声：老娘，心悦会员666！此话一出，天也晴了，雨也停了，网络仿佛也很行了。

就这样我们的瑞雯，左手人民币，右手大帽子，一路杀到敌方水晶，顺利完成目标。

正经的来一发

解析一些上述加粗的内容：

名词	解释
瑞雯：	这个就不多说了，我们的数据包。
目标：	也就是我们的目标IP。
泉水商人：	可以理解默认网关，当我们的数据包的目标IP不是源IP的同一网段时，这个包将交给默认网关，由它去处理。至于它怎么处理，下文我们会提及。
上路高地塔、上路门牙：	他们二者可以理解为数据包在网络传输过程中如果跳转的路由器。

说实话，用联盟的例子，属实可能有些不是很准确，不过大的框架用此还是可以解释清楚的。接下来我们正经的来聊一聊这个过程~

其实这个过程完全可以通过一个图解释：

数据包离开被发出前，需要先计算一下目标IP是否和自己是同一网段，这里就俩种可能：是与否。
如果是同一网络，直接通过ARP协议（使用“吼”的方式，等待对方应答），得到目标所在的mac，封装到数据包中，发过去即可。
如果不是同一网络，那么就需要先通过ARP协议获取到静态网关的mac地址（同样使用“吼的方式”），将包发给它，至于静态网关怎么找到目标地址，那就是静态网关的事了。

停一停，聊一聊网关与路由器

网关

静态网关：静态网关是在操作系统启动时，通过DHCP协议配置好的，默认网关的IP地址是192.168.1.1。

静态网关就是网关，网关是它所属的这个局域网对外进出的关键。

路由器

而路由器则负责连接多个网关，用于转发数据包到某一个网关上，所以说路由器是管理网关的关键。

因此把网关比做路由器可能不是很恰当。二者并非是同一个东西：如果把整个计算机网络世界比做古代世界的话。那么网关就像一个关卡，路由器则是一座城市。城池可以掌管多个关卡。关卡可以掌管多条官道。

如果我们想从许昌到长安，那么这条路上，虎牢关和函谷关就可以称之为网关，洛阳器就是路由器。许昌和虎牢关可以看做同一个局域网。

许昌的人想从这个局域网出去，必须要从虎牢关（默认网关）出发，而想要到长安城，虎牢关这个网关知道要转发给洛阳城才行；洛阳作为路由器，通过自身的路由表，找到了长安的所在IP，需要转发给函谷关这个网关。

因此数据包就到达了函谷关所管辖的局域网之中，最终送达到了长安。

我们的网络世界由路由器连接了一个有一个局域网，而网关则负责自己所管辖的一亩三分地（局域网）。

继续数据包的旅程

静态网关拿到数据包，继续根据目标IP计算该怎么转发这个包。比如静态网关知道这个目标IP应该有路由器4是转发。那么它会重新封装mac地址，将包发给路由器4。那么这里可能有引出来一个疑问：网络这么大，路由器们是怎么知道某个IP是发给谁的呢？这里就涉及到路由表以及路由协议了。

路由表

通过这张表，路由器知道进来的数据包该从那个网口（网关）出去。而这张表则是由路由协议生成的。

路由协议

路由可以分为：静态路由和动态路由。静态路由可以理解为我们自己去设置路由结构，从哪跳到哪，但是这个只适合于网络情况比较简单的问题。

所以，这部分我们主要聊一聊动态路由。动态路由可以根据路由协议算法生成动态路由表，随网络运行状况的变化而变...

我们的互联网世界是一个复杂且多变的环境，如果抽象出来，可以看成一个图的结构。那么现在的问题对于路由算法来说就变成了，从图中找到目标的最短路径。

这里常见的有俩种：距离矢量路由算法、链路状态路由算法。

动态路由算法 - 距离矢量路由算法：

基于 Bellman-Ford 算法的。就是我们数据结构中。求图的最短路径的算法。算法的基本思路是，每个路由器都保存一个路由表，每一行包含两部分信息，一个是要到目标路由器，从那条线出去
，另一个是到目标路由器的距离。

因为篇幅原因，这部分内容暂时不做展开，如果有小伙伴感兴趣，可以自行去了解呦。

动态路由算法 - 链路状态路由算法

基于 Dijkstra 算法，同样是我们数据结构中的算法。
每个启动的路由器，都会先找到并计算出于自己临近路由器的距离，然后将这个表广播发送给整个网络。最终每个路由器都会有整个路由结构。

因为篇幅原因，这部分内容暂时不做展开，如果有小伙伴感兴趣，可以自行去了解呦。

再次继续数据包的旅程

当我们的路由器拥有了路由表，那么路由器就仿佛拥有了全世界，因此对于此时的计算机网络的世界来说，任何一个都路由到的IP地址，都是可以被访问到的，无非是需要跳转几次个路由器而已。

当我们的数据包，每到达一个路由器时，路由器都会检查这个包的目标IP，然后同自己的路由表内容进行配置，看一看应该发送到那个网关上。

网关接到数据包，如果发现不是自己这个局域网的，那么同样它也会转发给能够结构的路由器，循环往复这个过程，直至到达目的地。

总结

一个数据离开网卡，会有俩个出路，一个是广播给同一个网段的某台计算机；另一个出路是发送给配置好的默认网关。而这个网关则会发送对应的路由器，路由器通过自己的路由表确定下一条的网关。下一个网关，会查看这个数据包是不是自己局域网内的IP，如果不是则发送给能够转发出去的路由器。周而复始的执行这个过程。直到合适的网关接到数据，广播给自己局域网内容的计算机。

尾声

其实本篇内容，偏向于流程的梳理，因为计算机网络的世界本身就是以及极为庞大且复杂的学问，三言俩雨根本无法解释清楚其中的复杂与智慧（说白了，就是我也不会）...因此，本文倾向于去通俗化的解释这个流程。

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