2023年7月20日发(作者：)

计算机⽹络-主机、⽹桥、交换机、路由器之转发过程计算机⽹络 - 主机、⽹桥、交换机、路由器之转发过程⽬录准备OSI七层模型：应⽤层表⽰层会话层传输层⽹络层数据链路层物理层主机主机有⼀块⽹卡⽹桥⽹桥⼯作在低2层，隔离碰撞域（因为链路被分开），有两个物理端⼝，连接两个数据链路（MAC寻址）。交换机多接⼝⽹桥，⼯作在低2层（2层交换机）。路由器路由器⼯作在低3层，隔离⼴播域（因为⼴播IP包不被转发），连接两个⽹络（IP寻址）。路由表路由表是路由器（主机也可视作⼀个路由器）⽤来进⾏IP包转发的依据。1.⽬的⽹络与路由器直接相连，则直接交付。2.⽬的⽹络为特定路由，则交付给特定路由（特定路由可为⽹络调试⽤途）3.⽬的⽹络为表中路由，则交付给表中路由（下⼀跳路由）4.⽬的⽹络没有路由，则交付给默认路由默认⽹关⽹关指⼀个⽹络通向另⼀个⽹络的⼀个出⼝（表现为⼀个IP地址）。默认⽹关也即默认的出⼝。对于主机，也即其默认的路由。主机在发出⼀个不是所在⽹络的包时，就可以考虑将包发送给默认⽹关。Cisco Packet Tracer is wonderful!本⽂多数结论来⾃于Cisco Packet Tracer 7.2.1仿真。通信过程⼏种⽰例场景：例⼀1.主机A和主机B通过交换机连接，A（192.168.1.2/24），B（192.168.1.3/24），即A、B属于同⼀⽹络。A向B发起PING：分析：a 主机路由部分。由于⽬的地址192.168.1.3和A处于同⼀⽹络（192.168.1.3&*/24=192.168.1.0），因此IP包不需要交付路由，直接在所在⽹络找⽬的主机。b 查找192.168.1.3对应的MAC地址，没有找到，则发送ARP请求⼴播帧（mac=，src=192.168.1.2，dst=192.168.1.3），发送⾄交换机。c 交换机转发⼴播帧⾄所有其它端⼝（只有⼀个，即主机B）d 主机B收到ARP⼴播帧，发现⽬的地址符合本机地址，则更新ARP表，同时发出ARP回复单播帧（mac=A的MAC地址，src=192.168.1.3，dst=192.168.1.2）。e A收到B的ARP回复帧，更新ARP表。继续PING流程，将ICMP包封装为帧，发送给B。此时整个流程基本完成（通信已畅通）。根据⽬的IP查找arp表，如果没有则通过arp协议获取，找到⽬的IP对应的MAC地址，然后将IP包构造帧并通过链路（如⽹线）发送。交换机收到帧后，同样查表，找到⽬的MAC对应的物理端⼝，然后将帧转发到该端⼝。⽬的主机收到帧，通信完成。例⼆2.主机A和主机B通过交换机连接，A（192.168.1.2/24），B（192.168.2.2/24），即A、B处于不同的⽹络。A向B发起通信：分析：由于B的IP地址和A不在⼀个⼦⽹，故尽管B和A处于同⼀物理⽹络，但⽹络中没有路由进⾏⽹络转换，因此⽆法通信。以下为具体通信过程。第⼀种情况，A没有配置默认⽹关。（实验表现为⽹关设置为0.0.0.0）a A准备ICMP包，构造帧时，发现⽬的IP地址和本机不在同⼀个⼦⽹，因此去查看默认⽹关信息，发现没有设置默认⽹关，因此将包丢弃。第⼆种情况，A将默认⽹关配置为192.168.1.1。（不存在的⽹关）a A准备ICMP包，构造帧时，发现⽬的IP地址和本机不在同⼀个⼦⽹，因此查找默认⽹关信息。b 默认⽹关存在，因此准备将包转给默认⽹关。c 默认⽹关不在ARP表中，因此构造ARP请求⼴播帧。d ⼦⽹内没有主机，因此ARP⼴播帧没有回应，此时A的ARP请求超时，因此A的ICMP包被丢弃。第三种情况，A将默认⽹关配置为192.168.2.2。（即直接配置为⽬的主机的IP地址）a 与第⼆种情况类似，区别为默认⽹关对应的ARP请求帧被主机B接受后，虽然⽬的IP符合，但是源IP和B不在⼀个⼦⽹内，因此该帧被B丢弃（也可以理解为B⽆法对不同⼦⽹的IP发送ARP回应）。也即，通过交换机连接时，只能是同⼀个⽹络内的主机能相互通信。需要跨⽹络则必须通过路由器进⾏转发。例三3.主机A、B，各⾃通过交换机SA、SB，与路由器RA、RB相连，RA、RB通过通信线路SerialDCE1、SerialDCE2相连。主机A：192.168.1.2/24，默认⽹关：192.168.1.1主机B：192.168.2.2/24，默认⽹关：192.168.2.1路由器RA：Eth1：192.168.1.1/24，连接主机ASerialDCE1：192.168.3.1/24，直连RB路由表（静态配置）：⽬的⽹络下⼀跳IP192.168.2.0/24192.168.3.2路由器RB：Eth1：192.168.2.2/24，连接主机BSerialDCE1：192.168.3.2/24，直连RA路由表（静态配置）：⽬的⽹络下⼀跳IP192.168.1.0/24192.168.3.1主机A向主机B发起PING：a 主机A构造ICMP报⽂，并封装成帧，发现⽬的IP地址192.168.2.2不是同⼀⼦⽹，因此需要查看默认⽹关。b 默认⽹关为192.168.1.1，查询ARP表，没有这⼀项。发送ARP查询⼴播帧，⼴播帧被转发⾄路由器R1的Eth1⼝。路由器R1判断符合，因此发送ARP回应帧。c A在收到ARP回应后，更新ARP表，同时ICMP报⽂构造的帧可以单播发送到路由器R1的Eth1⼝。d 路由器R1检查路由表并将包转发⾄SerialDCE1⼝。SerialDCE1数据链路层为HDLC协议，直接发送⾄R2的SerialDCE1⼝。R2收到包后，同样查询路由表，转发⾄R2的Eth1⼝。后续通信过程和A与R1通信过程类似。