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  • 路由器转发规则

    万次阅读 2018-05-17 13:51:39
    原文源自:http://blog.51cto.com/echo1937/12817461、源主机在...在接收到目的主机的ARP应答后获取对方MAC地址,然后用对方的MAC地址作为目标MAC地址进行报文发送,位于同一VLAN(网段)的主机互访时属于这种情况...

    原文源自:http://blog.51cto.com/echo1937/1281746

    1、源主机在发起通信之前,将自己的IP与目标主机的IP进行比较,如果两者位于同一网段(用子网掩码计算后具有相同的网络号),那么源主机直接向目的主机发送ARP请求,在接收到目的主机的ARP应答后获取对方MAC地址,然后用对方的MAC地址作为目标MAC地址进行报文发送,位于同一VLAN(网段)的主机互访时属于这种情况,这是互联的交换机做二层转发。

    2、当源主机判断目的主机与自己位于不同网段时,它会通过网关来提交报文,即发送ARP请求来获取网关IP地址对应的MAC,在得到网关的ARP应答后,用网关MAC作为报文目的MAC进行报文发送……也就是路由器的某个端口。注意,报文的源IP是源主机IP,目的IP依然是目的主机IP。

    这里1,2步骤都是先进行IP信息封装处理,再通过ARP进行MAC封装处理(先3层,再2层),解包则相反。

    3、当网关路由器接收到以太网数据帧时,发现数据帧中的目标MAC地址是自己的某一个端口的物理地址,这时路由器会把以太网数据帧的封装去掉。路由器认为这个IP数据包是要通过自己进行转发,接着它就在匹配路由表(包含目标地址和指向目标地址的指针)。匹配到路由项后,它就将包发往下一条地址。
    路由器转发数据包也是这样,它始终是不会改IP地址的,只会改源/目标MAC。

    4、万一路由遇到目的MAC是广播地址怎么办?IP的广播有三种:
    255.255.255.255叫本地广播,也叫直播,direct broadcast,不跨路由器。
    172.16.33.255叫子网广播,广播给172.16.33.0这个子网,可以跨路由器。
    172.16.255.255叫全子网广播,广播给172.16.0.0这个主网,可以跨路由器。
    路由器是三层设备,可以隔离广播,但并不是所有广播都隔离。事实上只有本地广播路由器才不转发,对于子网广播和全子网广播,路由器是转发的。为什么呢?我们来看255.255.255.255的广播,在MAC的封装中,对应的目的MAC是广播,而子网广播和全子网广播,对应的目的MAC是单播,所以路由器会转发。所以路由器隔离的广播是目的MAC为全1的广播,对于目的MAC是单播的上层广播,路由器是不能隔离的。

    5、IP数据包经由路由转发的时候 源/目的IP,源/目的MAC是否发生改变,如何改变?
    A—–(B1-B2)—–(C1-C2)——E
    如上拓扑图为例,B1和B2是路由器B上的两个接口,C1和C2是路由器C上的两个接口,A和E是PC,由主机A向主机E发送数据包,那么在主机A形成的数据包的目的IP就是E的IP,源IP就是主机A的IP地址,目标MAC地址就是B1的MAC地址,源MAC地址就是A的MAC地址。
    由A发给路由器B,B经过重封装后,源IP和目标IP是不变的,源MAC地址变成B2的MAC地址,目标MAC地址变成C1的MAC地址,封装完成发送给路由器C,路由器C接收到数据包后和B做的操作是一样的,源IP和目标IP的不变的,源MAC地址变成C2的MAC地址,目标MAC地址变成主机E的MAC地址,然后发送给主机E,这样E就收到了这个数据包,当恢复数据包的时候就是把收到的数据包的源IP地址(主机A的IP地址)和源MAC地址(接口C2的MAC地址)作为他的目标IP和目标MAC地址。

    路由器不转发广播帧参考:

    https://blog.csdn.net/zxh2075/article/details/53817754


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  • 分布式路由器转发引擎性能分析.pdf
  • 路由器转发数据包过程

    千次阅读 2020-11-24 18:43:25
    主机PC1向主机PC2发个数据包,中间经过B路由器,请问源地址和源MAC是怎么变化的? 答:假设拓扑图是样子:PC1-----(B1-B2) -------PC2 B1和B2是路由器B上的两个接口, PC1和PC2是PC,由主机PC1向主机PC2发送数据包,...

    主机PC1向主机PC2发个数据包,中间经过B路由器,请问源地址和源MAC是怎么变化的?

    答:假设拓扑图是样子:PC1-----(B1-B2) -------PC2

    B1和B2是路由器B上的两个接口, PC1和PC2是PC,由主机PC1向主机PC2发送数据包,那么在主机PC1形成的数据包的目的IP就是PC2的IP,源IP就是主机PC1的IP地址,目标MAC地址就是B1的MAC地址,源MAC地址就是PC1的MAC地址。

    转发过程:假如是第一次通信PC1没有PC2的ARP映射表

    PC1在本网段广播一个数据帧(目的MAC地址为:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF)帧格式为:

    源MAC地址(PC1)源IP地址(PC1)FFFF:FFFF:FFFF:FFFF目的IP地址(PC2)

    由于PC2和PC1不在同一网段,路由器不转发广播帧。假设路由器B、C配置了到达PC2网段的路由。此时路由器给PC1回复一个应答数据包,告诉PC1自己的MAC地址就是PC1要通信的PC2主机的MAC地址。而此时PC1建立ARP映射表,将该MAC地址(即路由器的B1接口)与PC2的IP地址建立映射关系。实际上是路由器对其进行了“欺骗”。

    其应答数据帧格式为:

    源MAC地址(路由器B1)源IP地址(PC2)目的MAC地址(PC1)目的IP地址(PC1)

    而数据包在B1接口的时候其数据包的帧格式为:

    源MAC地址(PC1)源IP地址(PC1)FFFF:FFFF:FFFF:FFFF目的IP地址(PC2)

    对于路由器B同样建立了自己的ARP映射表:将PC1的MAC地址与PC1的IP地址映射。
    数据包在流出B2接口的时候其数据包的帧格式为:

    源MAC地址(路由器B2)源IP地址(PC1)FFFF:FFFF:FFFF:FFFF目的IP地址(PC2)

    PC2所在的网段各主机将自己的IP地址与数据包中的目的IP地址比对。若符合则将自己的MAC地址替换上广播MAC地址,并回复该数据帧:

    源MAC地址(PC2)源IP地址(PC2)目的MAC地址(路由器B2)目的IP地址(PC1)

    路由器收到该数据包的时候,由于已经建立了ARP映射表,一方面路由器将储存在映射表中的对应关系调出来。将PC1的MAC地址覆盖路由器B2接口的MAC地址。另一方面路由器更新ARP映射表,将PC2的MAC地址与PC2的IP地址映射。

    此时流出路由器B1接口的数据包的帧格式为:

    源MAC地址(PC2)源IP地址(PC2)目的MAC地址(PC1)目的IP地址(PC1)

    之后PC1收到该数据帧。通信建立。同时更新ARP映射表,将PC2的MAC地址与PC2的IP地址建立对应关系。此后每次通信时由于PC1要与PC2通信时。由于PC1已经建立了到PC2IP地址的ARP映射,所以下次要通信时直接从本地ARP调用。

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  • 模拟路由器转发数据包的程序,使用了WFQ及令牌桶。
  • 路由器转发数据包封装过程

    千次阅读 2019-10-16 20:13:48
    HostA要通讯HostB首先要通过网关,现在还有没有网关的mac地址,这样就会发生ARP广播,这时 源IP:192.168.1.2/24 源mac地址:00-11-12-21-11-11 目标IP:192.168.1.1/24 目标mac地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF ping包过来...

    在这里插入图片描述

    HostA要通讯HostB首先要通过网关,现在还有没有网关的mac地址,这样就会发生ARP广播,这时

    源IP:192.168.1.2/24
    源mac地址:00-11-12-21-11-11
    目标IP:192.168.1.1/24
    目标mac地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF

    ping包过来,E0端口会回应HostA自己的mac地址,而后再回发送一个ping包

    源IP:192.168.1.2/24,这时
    源mac地址:00-11-12-21-11-11
    目标IP:192.168.2.2/24
    目标mac地址:00-11-12-21-22-22

    ping包过来E0检查目标mac地址然后拆分,然后路由表会让你走E1

    没有源mac就会丢包,E1端口就会触发ARP广播,这时
    源IP:10.1.1.1/8
    源mac地址:00-11-12-21-33-33
    目标IP:10.1.1.2/8
    目标mac地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF

    B的E1端口先拆包看目标IP然后给回应,把自己mac反馈给E1,E1进行缓存,HostA第二个ping包到E1,E1进行查看是不是自己,这时

    源IP:192.168.1.2/24
    源mac地址:00-11-12-21-33-33
    目标IP:192.168.2.2/24
    目标mac地址:00-11-12-21-44-44

    到达B路由器,查看路由表是E0,然后缺少HostB的mac地址,ping包丢失,E0触发ARP,这时

    源IP:192.168.2.1/24
    源mac地址:00-11-12-21-55-55
    目标IP:192.168.2.2/24
    目标mac地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF

    HostB看目标是自己,给回应,把自己HostB的mac地址给HostBE0端口,HostA发第三个ping包就到了。

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  • 路由器转发数据包时的封装过程

    千次阅读 2019-08-10 22:33:07
    各网络设备及主机的IP 和MAC地址标注在图中: 假设PC0 : 10.1.10 ping Laptop1:11.1.1.15,他们不在同一个网段,看下路由器路由选择及数据包封装变化的过程,进一步巩固理论知识。 1:PC0创建ICMP (Intenet ...

    网络拓扑构成如下图所示:

    各网络设备及主机的IP 和MAC地址标注在图中:

    假设PC0 : 10.1.10 ping Laptop1:11.1.1.15,他们不在同一个网段 ,看下路由器路由选择及数据包封装变化的过程,进一步巩固理论知识。

    1:PC0创建ICMP (Intenet Control Message Protocol)数据请求包;

    2:ICMP 将这个有效负荷(数据包)交给IP协议,IP协议也创建一个包,协议字段为 1,意思为:当Laptop1收到数据包时,告诉它将个数据包交给ICMP协议处理;

    3:IP 判断目的IP 不属于本地网段,IP协议创建的数据包被发送到网关中,网关就好比不同网络通信的一扇门,只有通过网关,PC0 的数据包才能发送给Laptop1;

    4: 本地网段,主机之间只能通过MAC地址通信,所以PC0 给网关路由器发送数据包,必须知道网关的MAC地址,假定PC0的ARP缓存中有默认网关的MAC地址,否则需要广播ARP 询问网关MAC地址。此时PC0 知道了网关的MAC地址,数据包被释放,传递到数据链路层并生成帧;

    详细的过程如下图所示:

    5:完成数据帧的封装后,传递到物理层,假设通过双绞线以0,1bit流逐位传输到物理介质;

    6:以上步骤有主机PC0完成,接下来是路由器的处理过程:R2 查看这个帧的以太网类型字段,了解了在网络层上采用的协议IP,抽取出数据包,其余内容丢弃,交于IP协议处理;

    7:IP协议检查目的IP地址,若目标地址不匹配任何路由,则发送“目标地址不可达”的出错信息给主机PC0;

    8:R2转发数据包: Fa0/0 口收到数据包后经过路由(0.0.0.0/0 via 192.168.1.11)到达R3 Fa0/0 (11.0.0.0网段),此时数据帧封装变化为:源MAC地址为R2的Fa1/0口MAC,目的MAC为R3的Fa1/0口地址;

    9:R3 Fa0/0 到Laptop1: R3对应接口的缓冲区需要了解目的主机的MAC地址。由于数据包中包含目的IP,R3检查ARP缓存表,找到Laptop0的MAC地址,该数据包和Laptop0的MAC地址被传输到数据链路层,重新生成帧。

    10:Laptop0 接收到数据帧后执行校验后,检查MAC地址是否与自己的MAC地址相同,取出数据包,把数据包传递给IP协议处理。IP数据包封装的是一个ICMP回应请求,把这个数据包交给ICMP处理,ICMP应答请求,丢弃这个数据包并迅速生成一个新的有效负荷作为回答,重复上面的步骤,直到PC0收到回应,通信结束。

     

     

     

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  • 路由器收到IP报文进行转发时的处理流程,以及IP报文发生的变化。路由器各种处理的结果等详细流程图。
  • 具体路由器转发规则

    千次阅读 2014-05-14 16:30:21
    当主机A发向主机B的数据流在网络层封装成IP数据包,...如果不是将IP数据包转发到网关。   在发往网关前主机A还会通过ARP的请求获得默认网关的MAC地址。在主机A数据链路层IP数据包封装成以太网数据帧,然后才发住到网
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不会被路由器转发的地址