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有一个局域网,这个网络通过一个NAT的路由器接入公共网络。现在在这个局域网内有一个PC. 当用户使用这个PC访问某个公网的http服务,请列出这个过程中的涉及到的网络协议,并详细描述这个过程中,局域网内个设备是如何协作使得这个PC可以访问到外部网络

在这个过程中,涉及到的网络协议有:

  1. IP协议(Internet Protocol):用于在网络上标识和定位设备的地址。

  2. ARP协议(Address Resolution Protocol):用于将IP地址转换为MAC地址,以便在局域网内进行通信。

  3. NAT协议(Network Address Translation):用于将局域网内部设备的私有IP地址转换为公共IP地址,实现局域网与公共网络之间的通信。

详细描述过程如下:

  1. 用户在PC上输入要访问的公网HTTP服务的URL。

  2. PC会通过操作系统调用网络协议栈中的TCP/IP协议栈来处理请求。首先PC会检查目标IP地址是否为局域网内部设备。如果是,则直接发送请求给目标设备;如果不是,则进入下一步。

  3. 当PC发现目标IP地址不是局域网内部设备时,它会通过ARP协议查询本地路由表,找到默认网关(即NAT路由器)的MAC地址。

  4. PC使用ARP协议将默认网关的IP地址映射成MAC地址,并构建一个带有HTTP请求信息的数据包。

  5. 数据包被封装成一个以太网帧,并且帧头中填写了目标MAC地址为默认网关的MAC地址、源MAC地址为PC自身的MAC地址。

  6. 封装后的数据包被PC发送到本地局域网内。

  7. 默认网关(即NAT路由器)接收到数据包后,检查目标IP地址是否为公共网络上的设备。如果是,则将数据包封装成一个新的以太网帧,源MAC地址设置为默认网关的MAC地址,目标MAC地址设置为下一跳的路由器或者交换机的MAC地址,并转发给公共网络。

  8. 数据包经过一系列的路由器和交换机传输,最终到达目标服务器所在的网络。

  9. 目标服务器响应请求后,将响应数据打包成一个以太网帧,并通过公共网络返回给默认网关。

  10. 默认网关接收到响应数据后,根据之前的NAT映射表将目标IP地址转换回PC在局域网内部使用的私有IP地址,并将响应数据封装成一个新的以太网帧发送给PC。

  11. PC接收到响应数据后,解析并显示在用户界面上。至此,PC成功访问了外部网络中的HTTP服务。

总结起来,在这个过程中,局域网内部设备与NAT路由器协作,通过ARP协议进行通信和寻址,并借助NAT协议实现私有IP与公共IP之间的转换和映射。同时还涉及以太网帧封装、路由、交换等网络协议的配合工作。


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