參考文章：
《22張圖詳解瀏覽器請求數據包如何到達web伺服器（搞懂網絡可以畢業了）》
粉絲提問：「我們的電腦是如何獲得路由器自動分配的ip地址，並實現上網的？」
粉絲提問，一口君必須滿足！好在一口君對網絡協議還是比較熟悉的，畢竟當年也有幾篇專利，做過的網絡協議模塊一大堆。
【本文默認大家了解了IP位址，及其分類】
這個問題說難不難，但是要想解釋清楚，我們還是需要一些基礎知識。
如上圖是一口君家庭網絡組網環境。
WAN口地址：「100.87.59.254」
一口君的pc是通過無線連接的無線路由器。PC網絡信息如下：
ipconfig /all
本機無線網卡信息：
ip地址:「192.168.0.104」mac地址：「44-33-4C-FF-5A-22」子網掩碼：「255.255.255.0」默認網關：「192.168.0.1」DHCP伺服器：「192.168.0.1」
後面幾章我們普及下一些網絡的基礎知識。
路由器（Router）是網際網路的主要結點設備。路由器通過路由決定數據的轉發。
轉發策略稱為路由選擇（routing），這也是路由器名稱的由來（router，轉發者）。
作為不同網絡之間互相連接的樞紐，路由器系統構成了基於TCP/IP 的國際網際網路Internet 的主體脈絡，也可以說，路由器構成了Internet的骨架。
第一章圖中的無線路由器就是我們最常用的路由器。
通常有一個wan口，4個物理連接網口。既可以通過網線連接，也可以通過無線連接，通常帶寬100M到450M。
此外還有隻有在一些大型的機房中才能看到的大型路由器。這些路由器性能強悍，帶寬可高達T一級。
以下是1個企業級網絡的組網拓撲圖，我們通常用圖中的圖標表示路由器：
路由器的一些使用規則：
剛才我們說了，公網裡，數據包要想到達目的地，必須通過設備路由器，那麼路由器是如何知道把數據包送到目的地的呢？
就要通過路由表。
公網中的數據包都是ip數據包，ip數據包頭中有個非常重要的協議欄位：「目的地址」。
一口君隨機抓取了一個本機網絡通信的ip數據包：
如上圖所示， 源ip地址是：192.168.0.104 目的ip地址是：140.246.147.33
很顯然，源地址是一個c類地址，就是本機地址，也是一個私網地址， 目的地址是一個公網地址。
路由器之所以能轉發數據包就是靠路由表和ip數據包的目的ip地址+源ip地址。
以下是windows下的路由表
route print
路由表中包含了若干個路由條目。
「PC路由條目：」
| 名稱 | 說明 |
|---|---|
| 網絡目標 | 表示要到達某個網段的網絡，可以查詢該條路由條目 |
| 網絡掩碼 | 點分十進位法，配合網絡目標，可得出最終的目標網絡號 |
| 網關 | 數據包要發送給哪個網口所在的路由器 |
| 接口 | 表示數據包要從哪個本地的接口發送出去 |
| 躍點數 | 數據包在網絡中最多能經過多少個路由器，放置數據包在網絡中無限轉發 |
永久路由：
| 網絡地址 | 網絡掩碼 | 網關地址 | 躍點數 |
|---|---|---|---|
| 0.0.0.0 | 0.0.0.0 | 192.168.0.1 | 默認 |
該條路由其實是一條默認路由，表示如果查找不到路由條目，就將數據包發送給192.168.0.1這個ip地址所在的路由器。
通常藉助ospf、rip等協議可以動態學會到達各個網絡的協議。
廣域網中的設備路由協議更加複雜，往往需要專業的網絡工程師搭建網絡。
此塊內容不再
家用路由器也是路由器一種，只是他只能連接兩個網絡，一個是區域網，一個是與運營商連接的那個網絡。
無線路由器上設置撥號帳號以及設置無線ssid、密碼在此不討論。
家用路由器上網通常是通過PPPoE撥號上網，帳號密碼由運營商提供。
撥號成功後會獲得一個公網IP。
如果擁有一個固定的公網IP，那麼此處也可以設置固定ip。
「一口君當年第一份工作是在ZTE，參與開發的第一個項目就是在路由器中實現PPPoE client模塊，一把辛酸淚啊。」
DHCP（動態主機配置協議）是一個區域網的網絡協議。指的是由伺服器控制一段IP位址範圍，客戶機登錄伺服器時就可以自動獲得伺服器分配的IP位址和子網掩碼。
如上，地址池地址是192.168.0.100~192.168.0.199；這就是為什麼我們的終端連接家用路由器之後，獲得地址「192.168.0.104」。
分配動態ip地址的時候，同時也會分配DNS伺服器地址和網關地址。這也就是為什麼，我們並沒有設置任何路由條目，但是我們能上網的原因。
以下是連接到無線路由器的客戶端的MAC地址和IP位址信息：
乙太網是一種區域網，但是因為現在大部分的區域網均為乙太網，因此一般提及區域網都會默認為乙太網。
乙太網是一種總線型區域網，它並不是一種具體網絡，而是一種技術規範，由施樂公司創建，並由施樂、Intel和Dec公司聯合開發的區域網規範。
上述家用的無線網絡，大多數是無線區域網，是基於IEEE802.11標準，在這個標準下的無線區域網大多使用的是2.4GHz 或5GHz的射頻。
「工作原理：」
採用載波監聽多點接入/碰撞檢測（CSMA/CD）機制。
乙太網中結點都可以收到在網絡中傳送的所有信息。因此，乙太網是一種廣播網絡。
「實例：」
總線上的每一個工作的計算機都能檢測到 B 發送的數據信號。由於只有計算機 D 的地址與數據幀首部寫入的地址一致，因此只有 D 才接收這個數據幀。其他所有的計算機（A, C 和 E）都檢測到不是發送給它們的數據幀，因此就丟棄這個數據幀而不能夠收下來。這樣就在具有廣播特性的總線上實現了一對一的通信。
在乙太網中，硬體地址又稱為物理地址，或 MAC 地址，６個字節，共48 位。
IEEE 的註冊管理機構 RA 負責向廠家分配地址欄位的前三個字節(即高位 24 位)。
適配器從網絡上每收到一個 MAC 幀就首先用硬體檢查 MAC 幀中的 MAC 地址.
如果是發往本站的幀則收下，然後再進行其他的處理,否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理。
假如我們要訪問區域網中的另外一個pc上的進程，假設我們只知道對方的IP位址，那麼如何才能知道對方的mac地址呢？
可以通過ARP協議。
ARP（地址解析）協議是一種解析協議，本來主機是完全不知道這個IP對應的是哪個主機的哪個接口，當主機要發送一個IP包的時候，會首先查一下自己的ARP高速緩存（就是一個IP-MAC地址對應表緩存），如果查詢的IP－MAC值不存在，那麼主機就向網絡發送一個ARP協議廣播包。
這個廣播包裡面就有待查詢的IP位址，而直接收到這份廣播的包的所有主機都會查詢自己的IP位址，如果收到廣播包的某一個主機發現自己符合條件，那麼就準備好一個包含自己的MAC地址的ARP包傳送給發送ARP廣播的主機。
而廣播主機拿到ARP包後會更新自己的ARP緩存（就是存放IP-MAC對應表的地方）。發送廣播的主機就會用新的ARP緩存數據準備好數據鏈路層的的數據包發送工作。
windows 的arp表查詢：
arp -a
如上圖所示，是PC緩存的arp表。其中192.168.0.1 80-8f-1d-c7-a6-07就是無線路由器的LAN口ip地址、MAC地址。
最後一個知識點是，區域網內的終端是如何共用一個wan口來上網的？
主要通過NAT（Network Address Translation，網絡地址轉換）協議來實現的。
NAT是1994年提出的。當在專用網內部的一些主機本來已經分配到了本地IP位址（即僅在本專用網內使用的專用地址），但現在又想和網際網路上的主機通信（並不需要加密）時，可使用NAT方法。
這種方法需要在專用網連接到網際網路的路由器上安裝NAT軟體。裝有NAT軟體的路由器叫做NAT路由器，它至少有一個有效的外部全球IP位址。這樣，所有使用本地地址的主機在和外界通信時，都要在NAT路由器上將其本地地址轉換成全球IP位址，才能和網際網路連接。
另外，這種通過使用少量的公有IP 地址代表較多的私有IP 地址的方式，將有助於減緩可用的IP位址空間的枯竭。在RFC 2663中有對NAT的說明。
「舉例：」
經過NAT轉換的數據包IP位址替換見下圖：
如上圖所示：
綜上，我們可知，粉絲的問題答案：