写代码是一种艺术,甚于蒙娜丽莎的微笑!

不拼搏,枉少年!

  博客园  :: 首页  :: 新随笔  :: 联系 :: 订阅 订阅  :: 管理

真正的知识是深入浅出的,码农翻身” 公共号将苦涩难懂的计算机知识,用形象有趣的生活中实例呈现给我们,让我们更好地理解。

本文源地址:我是一个路由器

前言:《我是一个网卡》发出以后,受到很多人喜欢,感谢大家的支持,这也促使我多写一些网络相关的文章,以飨读者。
我注意到很多人提出了很好的问题,主要集中在数据包出了局域网以后的处理。所以特别写下这一篇文章,试图回答一下这些疑问。

我就是网卡TP-Link 7954经常和大家提起的网关路由器,我在网络中的位置是这样的:

为啥叫网关呢?因为大家想上网,一定得经过我这一关。

这不是开玩笑,确实是这样!所有的对局域网之外的访问那非得经过我不可。
其实我直接和ISP(就是联通)的网络相连,我从联通运营商那里搞了一个外网的地址:61.52.247.112。
可是只有这么一个地址,我们局域网内这么多电脑,如果轮流着让每个电脑去用,那大家可就抱怨死了。 
于是我巧妙的构思了一个网络世界,成功的欺骗了TP-Link 7954这些网卡们。

 1、NAT(网络地址转换)

还记得上次TP-Link 7954向我要地址的事儿吗

因为我不仅仅是个路由器,还是一个DHCP服务器,掌握着这个局域网的IP生杀大权。
我给TP-Link 7954 分配的IP是 192.168.1.2,但是他拿这个地址是无法直接上网的。因为这是属于我管辖的内网地址,别的网站像www.baidu.com根本都不知道!
即使知道了也没用,因为在这个世界上可能有无数的路由器都会分配192.168.xxx.xxx 这样的地址,你到底要找哪一个?
所以TP-Link 7954想上网必须得通过我,我需要施展一点点小魔法,比如说它想访问百度,通过交换机给我发来这么一个数据帧:

我把数据链路层的外衣去掉,发现IP数据包中的目标地址是115.239.211.112,我就知道这是要向外网发出请求了。(因为不是该网址不在当前局域网的网段中)
于是我就把IP数据包中的源地址192.168.1.2替换成我从联通那里搞到的外网地址61.52.247.112。
这还不够,我会创建一个新的端口号2001,把TCP数据包中的源端口也替换掉,数据包就变成了这个样子:

不知道你看出来其中的奥妙没有,我把源地址和源端口都替换了,其实我的目的就是让外部的网络认为这是我(路由器)发出的,他们根本不知道什么TP-Link 7954 这个网卡!

然后我需要查一下我的路由表,确定到底转发到哪个输出端口去,再给这个IP数据报穿上数据链路层的外衣,把数据包发给了联通的网络,剩下的事我就不管了。

注意看以太网帧的MAC地址,源地址已经是我了,而不是TP-Link 7954了,因为这是我和联通网络之间的数据链路。

这个替换源地址和源端口的小把戏就叫做网络地址转换,人类简称为NAT。

当然不只是TP-Link7954通过我上网,还有很多别的电脑呢,我得把我的小把戏记下来,形成这么一张表:

过了不久,baidu 网站的回复就会通过别的路由器转到我这里。正如你所想的,我需要反过来处理一遍:首先去掉数据链路层的外衣,发现TCP和IP数据报中包含这样的信息:目的地IP-61.52.247.112 ,端口-2001。 
这时候我就去查表,找到了192.168.1.2:3345,我就明白这是给TP-Link 7954的信了。 
那就再次把数据报中的IP地址和端口号改了吧,让TP-Link 7954 认为这个数据包就是我给他的。

就这样,我成功的用区区一个外网的IP就支持了局域网内多个电脑的上网需求,并且他们根本就不知道是怎么回事!

2、NAT穿越

欺骗终究是不能长久的,我的麻烦很快就来了。
TP-Link 7954 所在的机器为了下载一个大电影,安装了一个P2P软件:电驴。 
所谓的P2P 就是Peer to Peer,即网络中的机器是对等的。
所有使用电驴的机器不仅仅是一个发起请求下载数据的客户端,他们同时也是一个能够接受请求,向外发送数据的服务器。
这样一来,当下载大文件的时候,你就可以从很多安装了电驴的机器上分块下载,而不是仅仅从一个服务器上下载,速度快了很多。
人人为我,我为人人啊。 
可是TP-Link7954 很快就发现,当它试图做服务器的时候,其他电驴根本就连不上它,为什么? 
因为IP地址是我分配的啊,是个内网地址 192.168.1.2,外网的人根本就不知道,怎么连?
TP-Link 7954 给我发了一封措辞严厉的信件,质问我为什么他没法作为一个服务器接受外边的连接,这强烈的阻碍了他们下载各种电影的需求。
我估摸着是瞒不住了,只好把所有的网卡都召集起来,开个会大家商量一下。
我解释说:“现在IP地址很稀缺,我用这种NAT的方法也是不得已而为之,要不然大家怎么上网啊,你们之前不是过的也挺好吗? 我听说电驴会占用很大的流量,我们公司很快就会禁止的。”
D-Link3925 说:“公司的政策根本不是你应该考虑的事,你考虑的是怎么才能让外网的电驴连上我们!”
可是我实在是没有办法,就这一个外网的IP地址啊。 
TP-Link 7954倒是很聪明,他立刻就意识到了问题所在,想出了解决办法:

“这样吧,路由器你不是擅长搞玩小把戏吗?可以继续玩下去。但是得允许我们这些网卡参与进来玩,比如说我(ip地址192.168.1.2)会主动的要求你建立一个NAT映射 (192.168.1.2 : 4096) <-> (61.52.247.112: 3001)。

“你还可以保存在你的NAT表中,然后我就会对外通告了,我是一个电驴服务器。谁要是想连接我的话,请到这里来:61.52.247.112: 3001,当外网的连接来的时候,你必须把连接请求转发到我这里来。”

大家一致认为这个方法很简单、很实用,就这么决定了。
“码农翻身”公众号注:这其实就是UPnP , 你打开你的无线路由器,就能看到 :

 

事情就这么解决了,生活又恢复了平静。当然,我作为一个路由器,这些NAT、UPnP都是我的附加功能。我最重要的事情还是建立路由表,做路由选择、转发IP数据包,下次再说吧。

“码农翻身” 公共号 : 由工作15年的前IBM架构师创建,分享编程和职场的经验教训。

长按二维码, 关注码农翻身

posted on 2016-11-24 22:05  RunningSnail  阅读(1602)  评论(0编辑  收藏  举报