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看了其他的解答，都很專業(yè)...
我就粗略說一下..
一、路由表
系統(tǒng)都有一張路由表，
路由表就是mac地址對應IP地址的一張表，
而網(wǎng)關地址一般都是這張表的最后一條，
如0.0.0.0/0 下一跳 GW地址(如192.168.0.1) 。
比如終端機器IP：192.168.0.100
首次訪問192.168.0.5 ，
系統(tǒng)內的路由表沒有這個IP對應的MAC地址，
那這個請求就會匹配不了，所以發(fā)送給網(wǎng)關地址(192.168.0.1) 。
此時網(wǎng)關就會返回192.168.0.5對應的MAC地址給192.168.0.100(當目標存在的情況下) 。
后續(xù)的請求由于系統(tǒng)內已經(jīng)有這個路由表信息，所以通訊直接不經(jīng)過網(wǎng)關即可到達。
二、NAT
網(wǎng)關要做的第二樣東西，當跨網(wǎng)段的時候，路由器會對數(shù)據(jù)進行NAT處理，簡略的說就是路由器把這個包寫上標識，是192.168.0.100發(fā)出來的，但是192.168.0.100屬于內網(wǎng)網(wǎng)段(私網(wǎng)) ，去到公網(wǎng)后是沒辦法返回的，所以路由器就修改這個包的發(fā)出IP地址為路由的地址，然后向上傳（原理也是第一點的路由表）。
***這里省略各級傳遞過程，原理和上述的一樣，一級傳給一級***
最后數(shù)據(jù)回來的時候，路由會檢查是否有標識，如果有標識為192.168.0.100的話就把這個包的目的地改回內網(wǎng)IP（192.168.0.100），然后返回。
三、mask
mask就是計算內網(wǎng)設備網(wǎng)段的，如果請求的IP地址超出內網(wǎng)網(wǎng)段，則進行nat處理。
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如果還是難理解，可以看這里的抽象表達：
小明從廣州發(fā)送一個包裹給北京的小紅。
1、小明把包裹送去廣州郵局，廣州郵局把寄件人小明信息記錄下來；
2、廣州郵局通過地址分辨出這個包裹不是市內件，所以把包裹送去廣東省郵局，并標記寄送地址是廣州郵局。
3、廣東省郵局通過地址分辨出這個包裹不是省內件，而是寄去北京市的，所以把包裹送去北京市，但因為廣州市是行政區(qū) ，系統(tǒng)內有記錄，所以并未修改寄送地址。
4、北京市郵局收到包裹了，派送去給市內的小紅。
5、小紅收到包裹了，回寄了感謝信給廣州的小明。
6、北京市郵局收到回寄信，并且知道回寄地址是廣州，所以直接把信送去了廣州郵局。
7、廣州郵局收到信了，查了系統(tǒng)記錄發(fā)現(xiàn)是回寄給小明的，就把信件送達了給小明。
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大致上整個流程就是這樣。
大多數(shù)送出/返回的路由不一定是原路返回。
可能看了上面的例子你會疑惑，各個行政區(qū)確實是有劃分，所以才知道來回的路，
但是IP地址有劃分嗎，怎么知道送去哪里？
其實IP地址也是有劃分的，
早期是靜態(tài)路由， A路由負責123.123.123.0/24 網(wǎng)段， B路由負責.....
但是由于IP網(wǎng)段越來越多，各個路由存儲有上限，所以就有了AS號，
比方A路由的AS號段為1000 ，他負責（121.10.10.0/24 和122.10.10.0/24和xxxx）的網(wǎng)段，
那么各個路由只要看到AS號是1000的，都丟給A路由去處理。
而AS號對應哪些IP ，這些都是由NIC機構統(tǒng)一進行分配管理的。
每臺電腦如果要聯(lián)網(wǎng) ，必須設置IP地址、掩碼、網(wǎng)關IP地址、DNS地址。網(wǎng)關IP地址的作用是什么呢？下文具體說一說。

    網(wǎng)關
    打個比方，從一個房間走到另一個方面，必須要經(jīng)過一扇門。同樣從一個網(wǎng)絡（局域網(wǎng)）向另一個網(wǎng)絡發(fā)送信息，也需要經(jīng)過一道“關口” ，即網(wǎng)關。
    電腦（包括手機等終端）發(fā)送數(shù)據(jù) ，首先通過ARP協(xié)議查詢網(wǎng)關IP地址對應的mac地址，將數(shù)據(jù)包轉發(fā)到網(wǎng)關IP對應的網(wǎng)絡設備，然后通過相關的路由信息，將數(shù)據(jù)包轉發(fā)出去，直到目的地。

    網(wǎng)關IP地址
    網(wǎng)關IP地址是一個網(wǎng)絡通向其他網(wǎng)絡的IP地址。
    比如網(wǎng)絡A和網(wǎng)絡B ，其中網(wǎng)絡A的IP地址范圍為“192.168.1.1~192.168.1.254” ，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0；網(wǎng)絡B的IP地址范圍為“192.168.2.1~192.168.2.254” ，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0 。
    沒有路由器的情況下，兩個網(wǎng)絡是無法相互訪問的，即便連在同一個交換機下，也無法相互訪問。兩個網(wǎng)絡之間相互通信必須經(jīng)過網(wǎng)關，可以在網(wǎng)絡A和網(wǎng)絡B的IP地址池中隨機選擇兩個IP地址作為各自的網(wǎng)關地址，通常選擇第一個或者最后一個可用的IP地址。

【為什么電腦有ip地址還需要網(wǎng)關】 如果網(wǎng)絡A的主機給網(wǎng)絡B中的主機發(fā)送數(shù)據(jù) ，數(shù)據(jù)包的目的主機不在本地網(wǎng)絡中，就把數(shù)據(jù)轉發(fā)給自己的網(wǎng)關，然后再由網(wǎng)關轉發(fā)給網(wǎng)絡B的網(wǎng)關，網(wǎng)絡B的網(wǎng)關將數(shù)據(jù)轉發(fā)給網(wǎng)絡B的特定主機。