简要理解（大局观）计算机之间的通信方式【同一网段】（直接相连，同轴电缆，集线器，网桥，交换机）

计算机通信的基础

计算机之间进行通信，并不是计算机1发送给计算机2接收后就完事了，还需要计算机1发送给计算机2后，计算机2需要恢复确认收到信息才算发送消息成功。

计算机之间通信的基础，需要知道两个要素：
IP地址：通知计算机要往哪儿发送数据；
MAC地址：在网卡中的，用接收网络的数据；

若网卡发现发送的数据是自己的MAC地址，那么就接收该数据包，并传送给上一层继续处理，若不是，则直接丢弃。

网卡如何发现数据是不是自己的MAC地址呢？

是因为发送的数据包包括：自己的IP地址，对方的IP地址，自己的MAC地址，对方的MAC地址等信息，所以可以判断出来。

计算机之间的连接方式

最简单的方式——直接网线连接

通过一条网线，连接到两台计算机的网线口，就可以直接进行通信了。

对于上面的两台计算机，直接用网线连接,并设置好计算机0和计算机1的IP地址。

如何检测两台计算机是否可以通信成功呢？

通过 ping 对方的IP地址 的命令方式，假如有数据包返回回来表示就能够进行通信。

要知道，两个计算机之间同行通过网线连接的网络必须是在同一个网段，才可以通信成功。
至于什么是网段，往后会解释。

来看看ping对方IP地址，发送数据包的过程（大致）

看看计算机1的网络层和数据链路层数据，就是数据包啦。

上诉我们发现ping的时候，直接就可以ping对方的IP地址就行，并不需要MAC地址？事实真如此嘛？
其实第一次ping的时候，就先发送ARP广播，获取对方的吗MAC，然后才执行ICMP协议，剩下三次得到的回复就不需要发ARP广播了，就直接执行ICMP协议。

ARP广播协议：必须在同一个网段才可以发ARP广播包，ARP广播包的目的：就是为了获取对方的MAC地址。

只是获取MAC地址的过程被隐藏，我们观察上面的第二张图也可以发现，其实是有MAC地址的，现在我们观察详细ping对方IP地址时候的过程。

第三个ARP是计算机1回复计算机0：MAC地址就是计算机1。这然计算机0就知道了计算机1的MAC地址啦。

要清楚这里ARP显示三次，并不是发送三次ARP，只是发送一次ARP，这里只是一次ARP的分解动作

至于为什么ARP广播只需要发送一次，下一次不需要发送，是因为ARP有缓存机制，会记住对方的MAC地址，所以你ping的时候，第一次才会发ARP广播，第二次三次四次都不需要了。

同轴电缆的方式

这是一种以前的通信方式，现今已经被淘汰了。

同轴电缆通过一条网线连接了多台计算机，线的两端有电阻，主要用来吸收信号用的，不吸收，可能信号会碰到其他信号反弹回来，造成干扰。对于同轴电缆的计算机来说，一旦一台计算机发送数据，就会发送给连在同轴电缆上的所有计算机，发送到后，询问对方的IP地址是否与自己要发送的目标IP地址相同，相同就接收，不相同就抛弃。
要知道，第一次发送时候，即不知道对方的MAC地址时候，还是需要ARP广播包发送获取对方的MAC地址的。

同轴电缆的特点：

1. 半双工通信
   就是只能一端发送数据，要么计算机1发送给计算机2，要么计算机2发送给计算机1，不能够，计算机1发送给计算机2时候，计算机2也发送数据。
2. 容易冲突
   假如计算机1发送给计算机2时候，计算机2也发送给计算机1，就会造成信号冲突。
3. 不安全
   因为每次发送数据时候，都是全同轴电缆连接的计算机都会收到包，进行判断可不可以接受，这个很不安全
4. 假如同轴电缆某一个地方断了，所有的计算机都不可以通信了。

集线器连接的方式

基于上面的同轴电缆某一个地方断了，就不可以通信，又多了一种，就是集线器连接方式

和同轴电缆的区别就是某一个地方断了，不会影响全部计算机不可以通信。

集线器连接的计算机通信也是在同一个网段才可以哦。

假如计算机0要发给计算机2数据的过程：

第一次发送时候，由于不知道对方计算机2的MAC地址，就发送一个ARP广播包给集线器相连的所有计算机，即 0 给 1 和 2发送数据包，询问对方的MAC地址，由于不是发给1 的，所以计算机1会丢弃数据包，而发给计算机2的，计算机2就接收数据包，并响应返回一个数据包，当计算机2响应的数据包返回到集线器时候，也会向集线器相连的所有计算机发送数据包，计算机1发现不是自己的，就丢弃，计算机 0 发现是给自己的就接收。

这样计算机0 就知道计算机2的MAC地址了。此时计算机才开始发送通信的数据包，此时经过集线器又会发送给所有和集线器相连接的计算机，如果不是该计算机接收的就丢弃，是就接收，比如计算机1就丢弃，计算机2就接收，计算机2还要返回响应表示通信数据包接收到了，所以计算机2发送数据包经过集线器，又会发送所有相连接的计算机，计算机1丢弃，计算机2接收。
此时就是真正的通信成功。

一旦第一次发送ARP广播包时候，就会缓存得到对方的MAC地址了，下次再发送给对方时候，就不用ARP广播了，发送ARP广播原因是不知道对方MAC地址才会发送的。

arp -a 可以看到缓存下来的IP地址和MAC地址对应。

总结一下：
集线器就是相当于什么都没有的东西，无论是发送的数据包，还是响应回来的数据包，都会给集线器相连的所有设备都发送数据包。

网桥方式

集线器有很多缺点，当设备很多时候，那就会给很多设备都发送数据包，这样是不可行。
所以也就出现了网桥来连接计算机。

网桥特点：

1. 网桥只有两个接口的，并且网桥连接的网络也是同一个网段。
2. 网桥可以通过自学习，记录通过该网桥设备的数据里面的MAC地址，因为网桥只有两个端口，即假设一个是左，一个是右，就会记录发送数据的计算机在经过网桥时候它MAC地址，在网桥有个MAC地址表，左边端口记录左边发送的数据MAC地址，于此同时，当响应数据包时候，经过网桥时候，MAC地址表，也会记录该响应包计算机的MAC地址。通过一直的发送数据包，响应数据包，经过网桥时候，一直记录MAC地址，只要MAC地址表有该数据包要发往的MAC地址话，就可以通过网桥发送过去。
3. 基于上面的原因可以起到隔绝冲突域的作用。

而网桥MAC地址表记录MAC地址的方式，就是通过ARP广播包发送过去经过网桥时候记录的。左边端口和右边端口记录了两边的MAC地址，从而可以起到隔绝冲突域的作用。

比如上图：网桥隔绝出两个冲突域，一旦网桥有了两边的各个计算机的MAC地址，那么就可以隔绝了。比如当计算机6给计算机8发送数据时候，集线器1会发送所有和它相连接设备当来到网桥，发现网桥中对于计算机8的MAC地址是在左边的端口，那么就会拒绝该数据包通过网桥啦。

交换机方式

由于网桥的端口只有两个，隔绝两个冲突域，但是对于单独的左边和右边两个冲突域来说，也是一样，当发数据时候，会经过集线器发送集线器相连的所有设备。

所以基于上诉原因又多出了一个交换机设备。

交换机特点：

1. 端口更多，可以连接多态设备，相当于是网桥和集线器的集合，集结了网桥的功能，也季节了集线器转发数据的功能。每个端口可以记录所有端口哪边的mac地址，也是通过交换机有个mac地址表，里面的表记录了每个端口那边的设备的MAC地址。
2. 全双工通信，意思就是计算机1给2发消息同时计算机2也可以给1发

举个例子：
对于上面的交换机相连接：计算机2给计算机3发送的过程.
首先计算机2不知道计算机3的mac地址，就会发送一个ARP广播，经过交换机，交换机就记住了计算机2的MAC地址，并且是对应哪个端口，然后经过交换机发送给计算机1 0 3，计算机1 和 0 丢，而计算机3接收，计算机三返回数据包，经过交换机，于此同时交换机就会记住计算机3的mac地址，由于交换机有记录到计算机2，所以计算机3直接发送给计算机2对应的端口了，然后计算机2接收，不会再发送给其他的端口了。

交换机相连接的都是属于同一网段的。