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网络原理 | 广域网数据传输流程(DNS、NAPT、路由)

article 2025/8/26 5:45:39

DNS

NAPT

广域网数据传输流程

广域网的数据传输流程涉及到DNS、NAPT以及路由.

DNS

DNS即域名系统，它是一整套从域名映射到IP的系统.它提供了全球域名服务器(根域名+子域名服务器)和各级DNS缓存，构成了多个根节点的树形结构

域名是一个字符串，例如www.baidu.com

网络通信在发送数据时，如果使用目的主机的域名，需要先通过域名解析查找对应的IP地址：

· 域名解析的过程，可以理解为：发送端主机作为域名系统树形结构的一个子节点，通过域名信息，从下到上查找对应IP地址的过程.如果到根节点(根域名服务器)还找不到，就找不到该主机

· 域名解析使用DNS协议来传输数据，DNS协议是应用层协议，基于传输层的UDP/TCP协议来实现

域名系统提供域名转IP的服务，发送的数据是DNS协议的数据，域名系统接收到后就返回对应域名的IP

NAPT

NAPT协议的作用是将内网IP+port转换为公网IP+port

例如局域网内的主机1对百度服务器发送数据，在这个数据传输流程中:

①主机1的下一跳设备是网关(路由器)，此时路由器接收到的数据报为：协议号、源IP、源port、目的IP、目的port，这里的源ip和源port即主机1局域网的ip和port.由于目的主机需要返回响应数据，因此在经过路由器时需要将源IP和源port转换为公网IP和公网port，否则返回响应数据时，找不到对应的主机.

②上一跳是主机1到路由器，下一跳为路由器到下一跳设备，路由器再次发送数据，就会将局域网内主机ip和port修改为路由器公网ip和port.

路由，即路径规划

广域网数据传输流程

例如下图主机1发送http请求到百度服务器：www.baidu.com

根据DNS协议，将域名转换为IP，目的IP为110.242.68.3，目的端口为80

①从上到下对请求进行封装，经过应用层时对其加上http协议首部、经过传输层时对其加上TCP协议首部(包含源端口和目的端口)、经过网络层对其加上IP协议首部(包含源IP和目的IP)、经过数据链路层时将其封装成以太网帧

②判断目的主机是否和本主机在同一个网段，如果在同一网段，就和局域网数据传输一样，如果不在同一网段就交给网关设备来处理.

· 找到与本机相连的网关设备IP，根据ARP协议，主机1查询本机ARP缓存表，根据网关IP来查找对应的MAC地址

· ARP缓存表找到网关MAC就直接发送真实http数据报给网关(源IP、源port、目的IP、目的port、源MAC、目的MAC)

· ARP缓存表找不到网关MAC，就广播发送数据报，让网关返回自己的MAC地址给主机1，然后再封装数据发送给网关

③主机1封装好的数据报发送给网关设备先经过交换机，再由交换机转发给路由器，交换机在接收到数据报后，在MAC地址转换表中根据目的MAC查找对应的端口，找到对应端口相连的设备并发送数据.交换机接收到数据后只是简单的转发，没有涉及封装和分用.

④路由器接收到数据后对数据报进行分用、修改、封装

· 从下到上对数据包进行分用

· 根据NAPT协议，将源IP(局域网IP)转换为路由器公网IP，将源port(主机1局域网的端口)转换为路由器公网的端口

· 基于路由技术，通过路由表计算路线获取正确方向的下一个设备IP

· 通过ARP寻址，找到下一个设备的MAC地址

· 重新封装数据报并发送给下一设备