全面讲解 Vlan、三层交换机、网关、DNS、子网掩码、MAC 地址等网络知识

我们现在做的弱电工程，经常用到网络知识，比如 vlan、三层交换机、网关、DNS、子网掩码、MAC 地址等方面的知识，作为从业人员，我们对这些知识了解并熟知的。

一、什么是 VLAN

VLAN 中文是 “虚拟局域网”。LAN 可以是由少数几台家用计算机构成的网络，也可以是数以百计的计算机构成的企业网络。VLAN 所指的 LAN 特指使用路由器分割的网络——也就是广播域。

听上面的概念，肯定有不少朋友是一头雾水的，什么是虚拟局域网？好好的，为什么要划分 vlan？

这里举个例：通俗的了解

一所高中，新学期高一招了 800 个学生，这 800 个学生，如果放在一个班里，那肯定是管理不过来，面对 800 个人，老师看了也头疼，这边在授课，那边完全听不到，老师布置什么任务，也会有一些传达不到，老师要是想找某个学生的信息，要从 800 份信息中去找，极其麻烦，浪费时间；

而实际中，也是一样，电脑 A 要想要与电脑 B 通信，于是电脑 A 就需要发送 arp 请求，而网络中电脑众多，最终 ARP 请求会被转发到同一网络中的所有电脑，才能找到电脑 B，如此一来，为了找到电脑 B，消耗了网络整体的带宽，收到广播信息的计算机还要消耗一部分 CPU 时间来对它进行处理。造成了网络带宽和 CPU 运算能力的大量无谓消耗。

那么怎么办呢？

学校就针对这 800 个学生，分成了 10 个班，每个班 80 人，分别命名为高一（1）班，高一（2）班、、、、高一（10）班，每个人都会获得一个班级编号。

1101 表示一班 01 号学生。

1102 表示一班 02 号学生。

1201 表示 2 班 01 号学生。

同一个班的学生编号尾数不同，其它的都相同。

那么这样老师再管理起来就轻松多了，可以把一班这 80 人管理的妥妥的，隔壁 2 班与 3 班乱成一锅粥也不管一班的事，我就要这一班 80 人好好上课就行。

这就是 vlan，每个班就相当于一个 vlan，而每个班名称，就相当于 vlan 的名称，而每个学生的编号就是 ip 地址；同班同学（同一个 vlan 的 ip），因为同一个教室，朝夕相处，且可以相互通信，不同班的同学，若不做其它工作，很难往来通信。

所以同一个 vlan 间，可以相互通信；不同 vlan，若不做配置，不能相互通信。

那么不同 vlan 如何通通信呢？就需要单臂路由与三层交换机。

二、单臂路由与三层交换机

我们知道要实现不同 vlan 间通信，就必须需要有路由功能，不同 VLAN 之间相互通信的两种方式（单臂路由、三层交换机）。

什么是单臂路由？

单臂路由的实现方式，其实就是普通二层交换机加路由器，从而实现不同 vlan 间的可以互相通信。

那什么是三层交换机呢？

对于小型的网络，单臂路由可以应付，但随着 VLAN 之间流量的不断增加，很可能导致路由器成为整个网络的瓶颈，出现掉包、或者通信堵塞。

为了解决上述问题，三层交换机应运而生。三层交换机，本质上就是 “带有路由功能的（二层）交换机”。路由属于 OSI 参照模型中第三层网络层的功能，因此带有第三层路由功能的交换机才被称为 “三层交换机”。

关于三层交换机的内部结构，可以参照下面的简图。

在一台本体内，分别设置了交换机模块和路由器模块；而内置的路由模块与交换模块相同，使用 ASIC 硬件处理路由。因此，与传统的路由器相比，可以实现高速路由。并且，路由与交换模块是汇聚链接的，由于是内部连接，可以确保相当大的带宽，所以对于正规的项目，需要使用三层交换机来实现网网络间的通信。

三、什么是网关

在了解了 vlan 与三层交换机后，能不能通信，还需要看网关是否正确。

什么是网关

网关 (Gateway) 又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。

如何来理解网关

大家都知道，从一个房间走到另一个房间，必然要经过一扇门。同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道 “关口”，这道关口就是网关。顾名思义，网关(Gateway) 就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。

按照不同的分类标准，网关也有很多种。TCP/IP 协议里的网关是最常用的，在这里我们所讲的 “网关” 均指 TCP/IP 协议下的网关。

网关的 ip 地址

那么网关到底是什么呢？

网关实质上是一个网络通向其他网络的 IP 地址，网关在网段内的可用 ip 中选一个，不过，一般用的是第 1 个和最后一个。

例如

比如有网络 A 和网络 B，

网络 A：的 IP 地址范围为 “192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩 255.255.255.0；

如果需要与其它网段通信，那么它的网关可以设置为 192.168.1.1，当然也可以设置为网段内其它的一个 ip 地址。

网络 B：的 IP 地址范为 “192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码 255.255.255.0。

如果需要与其它网段通信，那么它的网关可以设置为 192.168.2.1，当然也可以设置为网段内其它的一个 ip 地址。

网关是如何实现通信？

在没有路由器的情况下，不同的两个网络之间是不能进行 TCP/IP 通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机 (或集线器) 上，TCP/IP 协议也会根据子网掩码 (255.255.255.0) 判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。

如果网络 A 中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络 B 的网关，网络 B 的网关再转发给网络 B 的某个主机 (如附图所示)。网络 B 向网络 A 转发数据包的过程。

所以说，只有设置好网关的 IP 地址，TCP/IP 协议才能实现不同网络之间的相互通信。

什么是默认网关？

　　如果搞清了什么是网关，默认网关也就好理解了。就好像一个房间可以有多扇门一样，一台主机可以有多个网关。默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。现在主机使用的网关，一般指的是默认网关。

四、什么是 DNS

DNS 是域名解析服务器（Domain Name System），是把网址变成 IP 地址的服务器。

DNS 说白了是把域名翻译成 IP 地址用的，这里面举个例子，大家就很容易清楚了。

例如我们在浏览器里面输入 http://www.baidu.com 的时候，机器要跟百度这个网站进行通信，机器要往外面发送数据包，数据包里面要写百度这台服务器的 IP 地址，我们不知道 IP 地址是多少，那么就需要主机问 DNS 服务器，DNS 服务器就自动帮我们把 http://www.baidu.com 这个域名翻译成了 IP 地址 61.135.169.105。然后写到了数据包的目的 IP 地址里面就可以进行通信。

就跟我们写信一样，你得写个收信人的地址邮局才能给你发送吧，你给国外写信，你写中文地址邮局不认识，需要这个一个人帮你翻译成英语。这就是 DNS 的作用，所以你的在本地连接里面写 DNS 才可以正常浏览网页，如果不设置 DNS，是无法正常访问网页的。

五、MAC 地址

讲到 MAC 地址，就不得不提 ip 地址，这里顺便把 ip 地址也说下。

IP 与 MAC

虽然现在已经 ipv6 了，但我们基本用的大多数还是 ipv4 协议，所谓 ip 就是你电脑整个网络的编号。其他电脑想访问电脑就得需要这个编号。但是这个编号很多情况下是一直在变化的。唯一不变的是你的 MAC 地址：物理地址。

MAC 是网络中用来标识网卡设备的唯一网络地址。由相关硬件制造商统一分配，每台电脑的 MAC 地址都是唯一的。

做个比喻，你经常搬家，你没搬一次家都有一个地址，XX 小区 XX 单元 XX 号，这个就是 IP。但是你的名字不变，这个就是 MAC，不同的是我们的 MAC 不允许重名。

我们的 IP 分为两个部分：如上图分为网络部分和主机部分。网络部分好比就是你在 XX 省 XX 市 XX 镇，这个是国家固定下来了的。但是 XX 小区 XX 单元 XX 号是开发商自己定的。两个编号加起来就是你的 ip 了。不同的是在现实中两个编号的长度是固定的，在网络上 A、B、C、D 的 ip 地址却是变化的，这个在前天有详细讲到。

六、子网掩码

子网掩码是为了区分网络位和主机位，上面我们说到过，一个 ip 地址是由网络部分和主机部分。正如一个人的名字由姓与名组成。

那么我们可以把 IP 地址比作一个人的名字，那么子网掩码就像是一份名单，可以快速的知道那些人同姓，那些人不同姓，把同姓的人分在一组，让他们之前可以互相交流。

举个例子

有一个网段是 192.168.1.0-192.1.254，这个网段就像一个村子一样，就称它为安防村，此这网段有个 ip 地址是 192.168.1.1，我们就叫他安防一，另外一个人叫安防二，它的 ip 地址为 192.168.1.2，我们一看他们，就知道他们是同村的。

另外有一个网段，是 192.168.0.0——192.168.255.254，我们叫它安村，村里有个同样有两个 ip 地址为 92.168.1.1 与 192.168.1.2，也叫安防一，安防二，那么问题来了？这个时候，如何区分他们是属于那个村的？

这个时候就需要子网掩码了来判断他们是属于那个网段的，需要把安防一、安防二带到村里去认下，就知道他们是属于那个村了，安防村的网段是 255.255.255.0，安村的网段是 255.255.0.0。

网络中也会出现类似于 “同名”“同姓” 的 ip 地址，如何区分他们到底是属于那个网段，就需要依靠子网掩码了。