局域网如何进行内网连接和外网连接

什么是局域网

简单来说，局域网就是一个区域内的网络，比如说一栋大楼，一所学校，一个部门的网络，既然是局部的，那么超出这个范围就不能使用。

什么是内网和外网

内网就是局域网，一个局域网可以被划分成多个子网，这些子网共同组成了局域网。
外网就是超出局域网范围的网络，这个其实相对内网而言的。
如果中型或大型局域网，拿一栋楼举例子，如果相对于这一层楼，一层楼的局域网就是内网，一栋楼的局域网就是外网。如果相对于这一栋楼，一栋楼的局域网就是内网，楼以外的网络就是外网
如果是小型局域网，可能这个小型局域网就是内网，相对于这个小型局域网以外的网络就是外网。

为什么使用局域网

1. 局域网内的数据传输速度快
2. 局域网内的通信更安全

内网连接 — 小型局域网

数据发送过程

1. 应用层生成数据：用户通过应用层软件（如浏览器、邮件客户端等）生成需要发送的数据。
2. 传输层封装TCP/UDP段：数据在应用层被封装成应用层协议所规定的格式后，传输层（如TCP或UDP）会进一步将数据封装成段或数据报，并添加源端口号和目的端口号等信息。
3. 网络层封装IP数据包：传输层的数据在网络层被封装成IP数据包，并添加源IP地址和目的IP地址。
4. 数据链路层封装成帧：网络层的数据包在数据链路层被封装成帧。帧的头部包含了目的MAC地址、源MAC地址和帧类型等信息。这一步是确保数据能够在局域网内正确传输的关键。
5. 通过网卡发送数据给交换机：发送设备的网卡将数据帧转换成适合在物理介质上传输的信号，并通过网线等介质发送给交换机。
6. 交换机转发数据：交换机接收到数据帧后，会查看帧中的目的MAC地址，并在其内部的MAC地址表中查找对应的端口。如果找到匹配的端口，交换机会将数据帧直接转发到该端口；如果没有找到，交换机可能会采取广播的方式，将数据帧发送到除了接收端口之外的所有端口，或者在某些情况下，通过ARP协议来查询目的MAC地址。

交换机知道IP地址对应的MAC地址（一对一单播）

交换机不知道IP地址对应的MAC地址（一对多广播）

数据接收过程

1. 网卡接收数据：目标设备的网卡接收到来自交换机的数据帧信号，并将其转换回二进制数据。
2. 数据链路层解封装：目标设备在数据链路层对数据进行解封装，提取出IP数据包，并检查帧的完整性和正确性。
3. 网络层解封装：IP数据包在网络层被解封装，提取出传输层的数据段或数据报。
4. 传输层解封装：传输层的数据段或数据报在传输层被解封装，提取出应用层的数据。
5. 应用层数据处理：最终，应用层接收到数据，并根据需要进行处理（如显示网页内容、保存文件等）。

外网连接

中型或大型局域网

外网

数据发送过程

1. 应用层生成数据
2. 传输层封装TCP/UDP段
3. 网络层封装IP数据包
4. 数据链路层封装成帧
5. 通过网卡发送数据给交换机
6. 路由器处理：如果目的IP地址不在局域网内，帧会被转发到路由器。路由器查看IP数据包的目的IP地址。
7. NAT（网络地址转换）：在路由器上，局域网内的私有IP地址通过NAT转换为公有IP地址。路由器通常有一个公有IP地址，它会为通过它的数据包分配端口号，创建一个NAT表项，将私有IP地址和端口映射到公有IP地址和端口。
8. 路由器转发到外网：路由器将IP数据包转发到外网，使用其公有IP地址作为源地址，并将数据包发送到路由表指定的下一跳。

数据接收过程同上