路由器WAN口和LAN口詳解

做路由器的聯網，由于利用了Openwrt操作系統，做起來雖然方便，但是很多原理細節都被忽略了。所以這里再來老生常談一下wan口和lan口的區別，以及他們之間的工作原理。

基本知識：

熟悉網絡的朋友都知道WAN是英文Wide Area Network的首字母所寫，即代表廣域網；而LAN則是Local Area Network的所寫，即本地（或叫局域網）。那么我們不妨給路由器上的WAN口和LAN口取一個中文名稱，分別是廣域網端口和本地網端口。

從名稱中不難發現，WAN口主要用來連接外部網絡，如ADSL、LAN、光纖等各種接進線路;而LAN口用來連接內部網絡，主要與局域網中的交換機、集線器或PC相連。在家里使用時，路由器WAN口使用的IP地址為網絡運營商所提供的靜態或動態公網IP地址，而LAN口所使用的IP地址則是局域網中分配的內網IP地址。因此，每一個路由器都會擁用一個私有IP地址，這樣既可讓路由器充當局域網中的網關，也便于網管對路由器進行治理。

寬帶路由器的路由功能就體現在wan口IP地址和lan口IP地址之間的數據路由上，通常我們根據網絡運營商所提供的接入方式來設置WAN口的網絡參數，通常有靜態IP地址、動態IP地址或PPPOE等方式，它與網絡運營商的接入設備處于同一個外網。而將LAN口的IP地址則設置為本地局域網內的IP地址，通常是我們自己可以在寬帶路由器上自行設定的IP地址，LAN口下所連接的計算機組成一個“本地網”，路由器的LAN口IP地址是這個網絡的網關。

再詳細說說數據在同一個路由器上wan口和lan口數據是如何走的。其實這個過程就是NAT的一個過程。NAT技術的出發點事為了解決IPv4地址不足的問題，提高現有IPv4地址利用率，但他們的實現機制不一樣。VLSM和CIDR也是這個目的，他們是通過調整子網掩碼長度。而NAT技術通過允許組織內部網絡使用非全局可路由IP地址的用通過地址轉換為全局可路由的IP地址來訪問Internet，以降低對公網IP地址的需求。

NAT就運行在位于內外網之間的路由設備上，在內外網用戶之間通信時對數據包中的地址進行轉換。

主要用于三種情形：（1）無足夠的公網IP地址可用時（2）重構網絡IP地址部署（3）實現簡單的TCP負載均衡。

我們這里用家庭網絡來做舉例，家庭內部網絡的機器都是接lan口，通過lan口向外部網絡發送數據包，首先發送一個請求到默認網關，其實就是cpu上的lan口，這里我們這么理解，一般的路由器上的網關就是指cpu上的lan口，它一般通過交換芯片擴展出4個lan口，這些lan口就是平時使用的那幾個lan口。路由器在分析下面發送來的數據包后，檢查數據包中的內網IP地址時會檢查設備本身的NAT地址轉換表。在找到相應條目后，把源地址也就是本來的內網IP地址換成wan口的IP地址，目的地址不變，發送到外網上去。外部網絡接受到數據包后，會解析出數據包中的路由器wan口IP地址，將響應數據包返回到這個wan口IP地址，發送回路由器。路由器將這個返回數據包中目的地址（wan口IP）NAT轉換為內網IP，最終共完成整個數據包的發送和接受。

■ 這里其實有一個問題要深入一下，這么多lan口，你怎么區別返回數據時NAT該怎么轉換？

■ 另外路由器是怎么給這些lan口自動分配內網IP地址的？

先來回答第一個問題：

? 目標 IP 地址：Internet 資源 IP 地址

? 源 IP 地址：私有 IP 地址

? 目標端口：Internet 資源 TCP 或 UDP 端口

? 源端口: 源應用程序 TCP 或 UDP 端口

請求源主機或者其它路由器將此 IP 數據包發送給 NAT, 然后由 NAT 將向外發送的數據包的地址解析如下：

? 目標IP地址：Internet 資源 IP 地址

? 源IP 地址：ISP 分配的公用地址

? 目標端口：Internet 資源 TCP 或 UDP 端口

? 源端口：重新映射的源應用程序TCP 或 UDP 端口

NAT 將重新映射的 IP 數據包發送到 Internet 。響應計算機將向 NAT 返回一個響應。當 NAT 接收到此響應時，該數據包將包含以下地址信息：

? 目標IP 地址：ISP 分配的公用地址

? 源IP地址：Internet 資源 IP 地址

? 目標端口：重新映射的源應用程序 TCP 或 UDP 端口

? 源端口：Internet 資源的 TCP 或者 UDP 端口

當 NAT 完成映射和解析地址后，將向 Internet 客戶端發送數據包，此數據包包含以下地址信息：

? 目標 IP 地址：私有 IP 地址

? 源 IP 地址：Internet 資源 IP 地址

? 目標端口：源應用程序TCP 或者 UDP 端口

? 源端口：Internet 資源 TCP 或 UDP 端口

看完這段，我的理解是根據NAT表和端口號來對不同的lan和不同的服務做區別的。NAT表應該是臨時創建的，哪個lan口發出請求，NAT表就增加一項，記錄私有（內網）IP，不同的服務使用端口號的映射來做區別。

那么第二個問題就要涉及DHCP了。我們再來了解下這個應用層服務。基礎知識可以先百度。 

DHCP是一個基于廣播的協議，它的操作可以歸結為四個階段，這些階段是IP租用請求、IP租用提供、IP租用選擇、IP租用確認。

從這4個名詞中我們就知道DHCP的基本工作原理了，首先lan廣播找到DCHP服務器，那么lan廣播的這一段就是DHCP客戶端。接著可能有很多DHCP服務器返回了OFFER報文進行IP地址預分配，然后DHCP客戶端選擇（一般是第一個收到的offer）進行確認REQUEST，DHCP服務器收到確認后，帶著預先準備好的ip發送ACK報文，完成整個過程。那么這里的服務器就是我們的網關咯，也就是CPU，它是裝過dhcp服務的openwrt系統，但是openwrt系統的dhcp和linux不一樣，完了再慢慢研究吧。不過我想原理是差不多的。