这一章节描述了如何在IPv4网络中进行实际通信。

数据包流程

在IPv4网络环境中，每台主机都有唯一的逻辑IP地址。当一台主机需要向另一台主机发送数据时，它需要知道目标主机的物理地址（MAC地址）。为了获取目标主机的MAC地址，主机会发送ARP（地址解析协议）请求，询问目标IP地址的MAC地址。这个ARP请求会在同一网络段的所有主机上广播，但只有IP地址与ARP消息中的IP地址匹配的主机会回复其MAC地址。一旦发送方获得了目标主机的MAC地址，数据就会通过物理介质传送。

如果目标IP地址不在本地子网中，数据包会通过子网的网关路由到目的地。为了理解数据包的流向，需要了解一些关键组件：

• MAC地址：媒体访问控制地址，是网络设备的物理地址，通常是48位硬编码的地址，由设备制造商分配。
• ARP：地址解析协议，用于获取已知IP地址的主机的MAC地址。ARP是在网络中广播给所有主机的消息，但只有在ARP中提到其IP地址的主机才会响应并提供其MAC地址。
• 代理服务器：用于访问Internet的网络使用分配的公共IP地址的代理服务器。所有PC都向代理服务器发出对Internet上服务器的请求，代理服务器代表这些PC发送请求，并在接收到来自服务器的响应后将其转发给客户端PC。这是一种控制Internet访问的方法，有助于实施基于Web的策略。
• DHCP：动态主机配置协议，用于为主机分配IP地址和其他网络详细信息。DHCP服务器分配IP地址，并提供网关IP、DNS服务器地址、IP租约等必要信息。通过使用DHCP服务，网络管理员可以轻松地管理IP地址的分配。
• DNS：域名系统，用于将域名映射到主机的IP地址。当用户键入要连接的远程服务器的名称时，主机会发送DNS查询以获取域名对应的IP地址。
• NAT：网络地址转换，用于在计算机网络中将专用IP地址转换为公共IP地址以访问Internet上的服务器。

下面描述了数据包的流程。假设用户要访问https://bestyvps.com/网站：

第1步 - 获取IP地址（DHCP）

当用户的PC启动时，它会搜索DHCP服务器以获取IP地址。PC发送DHCPDISCOVER广播，DHCP服务器回应DHCPOFFER，包括IP地址、子网、网关、DNS等所有必要的详细信息。PC发送DHCPREQUEST请求IP地址，并获得IP租约。这个过程确保PC拥有一个可用的IP地址，以便与其他计算机通信。

或者，PC也可以手动分配IP地址，而无需DHCP服务器的帮助。当PC正确配置了IP地址详细信息后，它可以通过IP进行网络通信。

第2步 - DNS查询

当用户在Web浏览器中输入域名https://bestyvps.com/并且PC不知道如何与该服务器通信时，PC会发送DNS查询以获取域名对应的IP地址。预先配置的DNS服务器会响应查询，提供域名的IP地址。

第3步 - ARP请求

如果目标IP地址不属于本地子网，PC会将数据包发送到网关。网关可以是路由器或代理服务器。虽然客户端知道网关的IP地址，但它需要知道网关的MAC地址才能交换数据。为了获取网关的MAC地址，客户端发送ARP请求，询问"谁拥有这个IP地址?"网关响应ARP查询，并提供其MAC地址。一旦PC获得了网关的MAC地址，数据就会发送到网关，然后由网关路由到Internet上的目的地。

IP数据包包含源地址和目标地址，逻辑上将主机连接到远程主机，而MAC地址有助于在同一网络段上的系统之间传输实际数据。值得注意的是，源和目标MAC地址在数据包在Internet上传输时会发生变化，但源和目标IP地址永远不会改变。