一、vlan とは何ですか？
二、シングルアームルーティングとレイヤ 3 スイッチ
三、ゲートウェイとは何ですか
1、ゲートウェイとは何ですか
2、ゲートウェイの理解方法
3、ゲートウェイの IP アドレス
4、ゲートウェイの通信方法はどのように実現されますか？
5、デフォルトゲートウェイとは何ですか？
四、DNS とは何ですか
五、MAC アドレス
六、サブネットマスク
多くの友人が何がゲートウェイ、DNS、サブネットマスクであるか、レイヤ 3 スイッチであるか、それらの目的を尋ねました。確かに、ネットワーク技術は低電力で非常に広範に使用されているため、私たちは通常、VIP テクニカルグループでゲートウェイ、VLAN、レイヤ 3 スイッチ、またはサブネットマスクなどの問題について話し合っています。今日は、私たちが一緒に通俗的な方法で一度に明確に理解することができます。
一、vlan とは何ですか？
VLAN は「仮想ローカルエリアネットワーク」の略です。LAN は、数台の家庭用コンピュータで構成されるネットワークであるか、数百のコンピュータで構成される企業ネットワークであるかのどちらかです。VLAN が指す LAN は、ルータによって分割されたネットワーク、つまりブロードキャストドメインです。
上記の概念を聞いて、多くの人が混乱しているかもしれません。仮想ローカルエリアネットワークとは何ですか？それにもかかわらず、なぜ VLAN を分割する必要があるのでしょうか？
ここで例を挙げましょう：通俗的な理解
ある高校では、新学期に 800 人の生徒を受け入れました。これらの 800 人の生徒を 1 つのクラスに入れると、管理することができません。800 人に対して、教師は頭が痛くなります。こちらで授業を行っている間、あちらではまったく聞こえません。教師が何らかのタスクを割り当てると、伝えられないこともあります。教師が特定の生徒の情報を見つけたい場合、800 の情報から探さなければならず、非常に面倒で時間がかかります。
実際の状況でも同じです。コンピュータ A がコンピュータ B と通信したい場合、コンピュータ A は ARP リクエストを送信する必要があります。ネットワークには多くのコンピュータがありますので、最終的に ARP リクエストは同じネットワーク内のすべてのコンピュータに転送され、コンピュータ B を見つけるためにネットワーク全体の帯域幅を消費します。ブロードキャスト情報を受け取ったコンピュータは、それを処理するために一部の CPU 時間を消費する必要があります。ネットワークの帯域幅と CPU の計算能力を大量に無駄に消費しています。
では、どうすればいいのでしょうか？
学校はこれらの 800 人の生徒を 10 のクラスに分けました。それぞれのクラスには 80 人ずつおり、それぞれを高一（1）クラス、高一（2）クラス、、、、高一（10）クラスと名付けました。それぞれの人はクラス番号を受け取ります。
1101 は 1 クラス 01 番の学生を表します。
1102 は 1 クラス 02 番の学生を表します。
1201 は 2 クラス 01 番の学生を表します。
同じクラスの学生の番号の末尾が異なり、それ以外はすべて同じです。
これにより、教師は管理を容易にすることができます。1 つのクラスの 80 人をしっかりと管理できますが、隣の 2 つのクラスや 3 つのクラスが混乱していることには関与しません。私は 1 つのクラスの 80 人がちゃんと授業を受けることを望んでいます。
これが VLAN です。各クラスは VLAN に相当し、各クラスの名前は VLAN の名前に相当し、各生徒の番号は IP アドレスに相当します。同じクラスの生徒（同じ VLAN の IP）は、同じ教室にいるため、一緒に過ごし、相互に通信することができます。異なるクラスの生徒は、設定を行わない限り、相互に通信することはできません。
では、異なる VLAN 間でどのように通信しますか？シングルアームルーティングとレイヤ 3 スイッチが必要です。
二、シングルアームルーティングとレイヤ 3 スイッチ
異なる VLAN 間の通信を実現するには、ルーティング機能が必要です。VLAN 間の通信を実現する 2 つの方法（シングルアームルーティング、レイヤ 3 スイッチ）があります。
シングルアームルーティングとは何ですか？
シングルアームルーティングの実装方法は、実際には通常のレイヤ 2 スイッチにルータを追加することで、異なる VLAN 間で相互通信を実現します。
では、レイヤ 3 スイッチとは何ですか？
小規模なネットワークの場合、シングルアームルーティングで対応できますが、VLAN 間のトラフィックが増加すると、ルータがネットワーク全体のボトルネックになり、パケットのロスや通信のブロックが発生する可能性があります。
これらの問題を解決するために、レイヤ 3 スイッチが登場しました。レイヤ 3 スイッチは、本質的には「ルーティング機能を備えた（レイヤ 2）スイッチ」です。ルーティングは OSI 参照モデルの第 3 層ネットワーク層の機能であり、第 3 層のルーティング機能を備えたスイッチは「レイヤ 3 スイッチ」と呼ばれます。
レイヤ 3 スイッチの内部構造については、以下の簡単な図を参照してください。
1 つの本体には、スイッチモジュールとルータモジュールがそれぞれ設定されています。内蔵されたルータモジュールとスイッチモジュールは同じですが、ルーティングは ASIC ハードウェアによって処理されます。したがって、従来のルータと比較して高速なルーティングを実現できます。また、ルーティングモジュールとスイッチモジュールは集約リンクで接続されています。内部接続であるため、かなり大きな帯域幅が確保されるため、正規のプロジェクトでは、ネットワーク間の通信を実現するためにレイヤ 3 スイッチを使用する必要があります。
三、ゲートウェイとは何ですか
VLAN とレイヤ 3 スイッチを理解した後、通信ができるかどうかはゲートウェイの設定にも依存します。
1、ゲートウェイとは何ですか
ゲートウェイ（Gateway）は、インターネットワーク層でネットワーク間の接続を実現するための装置です。最も複雑なネットワーク接続装置であり、2 つの上位プロトコルが異なるネットワーク間の接続に使用されます。
2、ゲートウェイの理解方法
みなさんは、1 つの部屋から別の部屋に移動するには、必ずドアを通らなければなりません。同様に、1 つのネットワークから別のネットワークに情報を送信する場合、必ず「関門」を通過する必要があります。その関門がゲートウェイです。その名前の通り、ゲートウェイ（Gateway）は、1 つのネットワークが別のネットワークに接続する「関門」です。
異なる分類基準に従って、ゲートウェイにはさまざまな種類があります。TCP/IP プロトコルのゲートウェイは最も一般的であり、ここで説明する「ゲートウェイ」はすべて TCP/IP プロトコルのゲートウェイを指します。
3、ゲートウェイの IP アドレス
では、ゲートウェイとは具体的に何でしょうか？
ゲートウェイは実際には他のネットワークに接続するための IP アドレスです。ゲートウェイは利用可能な IP アドレスの範囲内で選択されますが、通常は最初のものと最後のものが使用されます。
例えば：ネットワーク A とネットワーク B がある場合、
ネットワーク A の IP アドレス範囲は「192.168.1.1〜192. 168.1.254」で、サブネットマスクは 255.255.255.0 です。
他のネットワークと通信する必要がある場合、ゲートウェイは 192.168.1.1 に設定することもできますし、ネットワーク内の他の IP アドレスに設定することもできます。
ネットワーク B の IP アドレス範囲は「192.168.2.1〜192.168.2.254」で、サブネットマスクは 255.255.255.0 です。
他のネットワークと通信する必要がある場合、ゲートウェイは 192.168.2.1 に設定することもできますし、ネットワーク内の他の IP アドレスに設定することもできます。
4、ゲートウェイはどのように通信を実現しますか？
ルータがない場合、異なる 2 つのネットワークは TCP/IP 通信を行うことはできません。たとえ同じネットワークに接続されている 2 つのネットワークがあっても、TCP/IP プロトコルはサブネットマスク（255.255.255.0）に基づいて、2 つのネットワークのホストが異なるネットワークにあると判断します。これら 2 つのネットワーク間の通信を実現するには、ゲートウェイが必要です。
ネットワーク A のホストがデータパケットの宛先ホストがローカルネットワークにないことを検出した場合、データパケットを自分自身のゲートウェイに転送し、ゲートウェイがネットワーク B のゲートウェイに転送し、ネットワーク B のゲートウェイがネットワーク B の特定のホストに転送します（図参照）。ネットワーク B からネットワーク A へのデータパケットの転送プロセス。
したがって、ゲートウェイの IP アドレスを正しく設定すると、TCP/IP プロトコルによって異なるネットワーク間の相互通信が実現されます。
5、デフォルトゲートウェイとは何ですか？
ゲートウェイが何であるかがわかったら、デフォルトゲートウェイも理解できます。1 つの部屋には複数のドアがあるように、1 台のホストには複数のゲートウェイがあります。デフォルトゲートウェイは、ホストが利用可能なゲートウェイを見つけられない場合、データパケットをデフォルトで指定されたゲートウェイに送信し、そのゲートウェイがデータパケットを処理する役割を果たします。現在のホストで使用されているゲートウェイは、通常、デフォルトゲートウェイを指します。
四、DNS とは何ですか
DNS はドメインネームシステム（Domain Name System）の略で、ウェブサイトのアドレスを IP アドレスに変換するためのサーバーです。
DNS は基本的にはドメイン名を IP アドレスに変換するためのものです。ここで例を挙げると、理解しやすくなります。
たとえば、私たちがブラウザに www.baidu.com と入力すると、コンピュータはバイドゥのウェブサイトと通信するためにデータパケットを外部に送信する必要があります。データパケットにはバイドゥのサーバーの IP アドレスが書かれている必要がありますが、私たちは IP アドレスが何であるかわかりません。したがって、ホストは DNS サーバーに問い合わせる必要があります。DNS サーバーは自動的に www.baidu.com というドメイン名を IP アドレス 61.135.169.105 に変換してくれます。そして、それをデータパケットの宛先 IP アドレスに書き込んで通信することができます。
手紙を書くのと同じです。宛先の住所を書かないと郵便局から手紙を送ってもらえません。海外に手紙を書く場合、住所を中国語で書いても郵便局は理解できませんので、誰かが英語に翻訳してくれる必要があります。これが DNS の役割です。したがって、ローカル接続で DNS を設定しないと、ウェブページを正常に閲覧することはできません。
五、MAC アドレス
MAC アドレスについて話すと、IP アドレスについても触れなければなりません。ここで IP アドレスについても説明します。
IP と MAC
現在は IPv6 が登場していますが、私たちが主に使用しているのは IPv4 プロトコルです。IP とは、コンピュータ全体のネットワーク番号です。他のコンピュータがコンピュータにアクセスするためには、この番号が必要です。ただし、この番号は多くの場合変化します。一方、MAC アドレスは一意のネットワークアドレスであり、関連するハードウェアメーカーによって割り当てられます。各コンピュータの MAC アドレスは一意です。
例えば、あなたはよく引っ越すことがあります。引っ越すたびに住所がありますが、名前は変わりません。これが MAC アドレスです。違いは、MAC アドレスでは重複は許されません。
IP アドレスは 2 つの部分に分かれます：上記の図のように、ネットワーク部分とホスト部分です。ネットワーク部分は、あなたが XX 省 XX 市 XX 町にいることを表しています。これは国家によって固定されています。しかし、XX 小区 XX ユニット XX 号は開発業者が自分で決めたものです。2 つの番号を合わせてあなたの IP になります。違いは、実際の世界では 2 つの番号の長さが固定されているのに対して、ネットワーク上では A、B、C、D の IP アドレスが変化することです。
六、サブネットマスク
サブネットマスクはネットワークビットとホストビットを区別するためのものです。先ほど説明したように、IP アドレスはネットワーク部分とホスト部分で構成されています。まるで人の名前が姓と名前で構成されているように。
IP アドレスを人の名前に例えると、サブネットマスクは名簿のようなもので、すぐに同じ姓の人と異なる姓の人を知ることができます。同じ姓の人をグループに分けて、お互いにコミュニケーションできるようにします。
例を挙げましょう
ネットワークセグメントは 192.168.1.0-192.1.254 で、このネットワークセグメントは村のようなもので、セキュリティ村と呼びます。このネットワークセグメントには 192.168.1.1 という IP アドレスがあり、私たちはそれをセキュリティ 1 と呼びます。もう 1 人はセキュリティ 2 と呼ばれ、IP アドレスは 192.168.1.2 です。私たちは彼らを見て、彼らが同じ村に属していることがわかります。
別のネットワークセグメント、192.168.0.0〜192.168.255.254 があります。これを安村と呼びます。この村にも同じようにセキュリティ 1 とセキュリティ 2 という 2 つの IP アドレスがあります。しかし、問題はどちらの村に属しているかを判断するためには、サブネットマスクが必要です。セキュリティ 1 とセキュリティ 2 を村に連れて行って認識させる必要があります。そうすると、どの村に属しているかわかります。セキュリティ村のネットワークセグメントは 255.255.255.0 で、安村のネットワークセグメントは 255.255.0.0 です。
ネットワークでは、「同じ名前」「同じ姓」のような IP アドレスが出てくることがあります。それらがどのネットワークセグメントに属しているかを区別するには、サブネットマスクが必要です。