三層轉(zhuǎn)發(fā)原理ppt課件.ppt

新員工培養(yǎng)教材 三層基本轉(zhuǎn)發(fā)原理 目錄 網(wǎng)絡(luò)層概述 三層轉(zhuǎn)發(fā)常用名詞 Q A 三層基本轉(zhuǎn)發(fā)原理 網(wǎng)絡(luò)層概述 網(wǎng)絡(luò)層的定義網(wǎng)絡(luò)層 networklayer 它位于OSI模型中的第三層 介于運(yùn)輸層與數(shù)據(jù)鏈路層之間 提供發(fā)信端到目標(biāo)端之間的信息傳輸服務(wù) 網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)以IP數(shù)據(jù)報(bào)的形式傳輸 網(wǎng)絡(luò)層的主要功能1 路徑選擇路徑選擇是指在通信子網(wǎng)中 源結(jié)點(diǎn)和中間結(jié)點(diǎn)為將報(bào)文分組傳送到目的結(jié)點(diǎn)而對(duì)其后繼結(jié)點(diǎn)的選擇 這是網(wǎng)絡(luò)層所要完成的主要功能之一 2 流量控制網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)層次都存在流量控制問(wèn)題 網(wǎng)絡(luò)層的流量控制則對(duì)進(jìn)入分組交換網(wǎng)的通信量加以一定的控制 以防因通信量過(guò)大造成通信子網(wǎng)性能下降 3 網(wǎng)絡(luò)連接與建立在面向連接服務(wù)中 網(wǎng)絡(luò)連接是傳輸實(shí)體之間傳送數(shù)據(jù)的邏輯的 貫穿通信子網(wǎng)的端 端通信通道 三層轉(zhuǎn)發(fā)常用名詞 IP協(xié)議IP提供了不可靠 無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)傳送服務(wù) 它定義了在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)的具體格式 IP實(shí)現(xiàn)兩個(gè)基本功能 尋址及分片 IP地址由網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)兩部分組成 網(wǎng)絡(luò)號(hào)標(biāo)識(shí)互聯(lián)網(wǎng)中的一個(gè)特定網(wǎng)絡(luò) 主機(jī)號(hào)標(biāo)識(shí)在該網(wǎng)絡(luò)中的一臺(tái)特定主機(jī) 最常用的地址表示方法是點(diǎn)分十進(jìn)制法 如 192 168 10 1關(guān)于IP協(xié)議的具體講解見(jiàn) TCP IP基礎(chǔ)學(xué)習(xí) ARPARP 即地址解析協(xié)議 實(shí)現(xiàn)通過(guò)IP地址到物理地址的映射 在以太網(wǎng)協(xié)議中規(guī)定 同一局域網(wǎng)中的一臺(tái)主機(jī)要和另一臺(tái)主機(jī)進(jìn)行直接通信 必須要知道目標(biāo)主機(jī)的MAC地址 而在TCP IP協(xié)議棧中 網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層只關(guān)心目標(biāo)主機(jī)的IP地址 這就導(dǎo)致在以太網(wǎng)中使用IP協(xié)議時(shí) 數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)協(xié)議接到上層IP協(xié)議提供的數(shù)據(jù)中 只包含目的主機(jī)的IP地址 于是需要一種方法 根據(jù)目的主機(jī)的IP地址 獲得其MAC地址 這就是ARP協(xié)議要做的事情 關(guān)于ARP的具體知識(shí) 見(jiàn) TCP IP基礎(chǔ)學(xué)習(xí) 三層基本轉(zhuǎn)發(fā)原理 基本轉(zhuǎn)發(fā)的概念在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中 設(shè)備之間的通信基本上是根據(jù)TCP IP協(xié)議 在IP網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的特定功能的設(shè)備 都可以稱之為端系統(tǒng) PC是一種最常見(jiàn)的端系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)中路由器 交換機(jī)就是用來(lái)互聯(lián)不同的端系統(tǒng) 讓它們進(jìn)行透明的通信 三層轉(zhuǎn)發(fā)基本原理 之前我們學(xué)習(xí)了二層轉(zhuǎn)發(fā) 知道二層轉(zhuǎn)發(fā)是一種基于OSI中的數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)幀的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 二層交換是依靠MAC地址和VID號(hào)來(lái)確定轉(zhuǎn)發(fā)方向的 那么 三層轉(zhuǎn)發(fā)和二層轉(zhuǎn)發(fā)有什么區(qū)別呢 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)依靠的關(guān)鍵字不同二層轉(zhuǎn)發(fā)主要依靠MAC地址 而三層轉(zhuǎn)發(fā)主要依靠IP地址 數(shù)據(jù)交換的范圍不同二層交換指在同一網(wǎng)段內(nèi)的通信 三層交換指跨網(wǎng)段的通信 在三層轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程中 還要進(jìn)行二層的封裝 也就是說(shuō) 在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中二層幀頭中的 源 目的 MAC地址是要改變的 但是IP數(shù)據(jù)報(bào)中的源IP和目的IP地址是不會(huì)改變的 路由是IP層轉(zhuǎn)發(fā)的依據(jù)路由包括目的網(wǎng)絡(luò) 前綴長(zhǎng)度下一跳地址出接口 查看路由表的命令ShowiprouteShowfib IP路由表 路由匹配 最長(zhǎng)匹配原則 路由表3 3 0 0 161 1 1 1E2 13 3 3 0 242 2 2 2E3 13 3 3 3 326 2 2 2E3 24 4 0 0 164 4 4 4E3 2 目的地址 3 3 4 4 目的地址 3 3 3 5 目的地址 5 5 5 5 從E2 1接口發(fā)向1 1 1 1 從E3 1接口發(fā)向2 2 2 2 目的地不可達(dá) 拋棄 IP路由表 根據(jù)路由產(chǎn)生的方式分直連路由本地接口IP網(wǎng)段對(duì)應(yīng)的路由優(yōu)先級(jí)最高靜態(tài)路由手工配置的路由優(yōu)先級(jí)較高動(dòng)態(tài)路由各種路由協(xié)議產(chǎn)生的路由優(yōu)先級(jí)有高有低 IP路由表 根據(jù)掩碼長(zhǎng)度分網(wǎng)段路由目的地址是一個(gè)網(wǎng)段地址 前綴長(zhǎng)度 32如10 1 0 0 16主機(jī)路由目的地址是一個(gè)主機(jī)地址 前綴長(zhǎng)度 32如10 1 0 1 32 IP路由表 幾種特殊路由缺省路由目的地址為0 0 0 0 0的路由 它可以代表任何目的地 必要時(shí)靜態(tài)配置 自環(huán)路由如127 0 0 1 它代表本地 自環(huán)路由是否寫入路由表取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì) 黑洞路由它告訴IP轉(zhuǎn)發(fā)模塊拋棄匹配到這個(gè)路由的報(bào)文 必要時(shí)靜態(tài)配置 IP路由表 路由可選特性 負(fù)載分擔(dān)有多個(gè)最佳路徑時(shí) 報(bào)文流可以分散到多個(gè)路徑上 以充分利用鏈路 E0 10 1 0 0 A B C 10 1 0 2 目的 10 1 0 2 50 50 D 10 1 0 0 16B10 1 0 0 16D IP路由表 實(shí)例演練 PC1準(zhǔn)備向PC2發(fā)送數(shù)據(jù)包1 PC1檢查報(bào)文的目的IP地址 發(fā)現(xiàn)和自己不在同一網(wǎng)段 則需要進(jìn)行三層轉(zhuǎn)發(fā) 通過(guò)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文信息 Router 具體轉(zhuǎn)發(fā)流程如下 2 PC1檢查自己的ARP表 發(fā)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)的MAC地址不在自己的ARP表里 WhereistheMAC Router 具體轉(zhuǎn)發(fā)流程如下 PC1向Router發(fā)起arp請(qǐng)求3 PC1 Router 網(wǎng)關(guān) 發(fā)出ARP請(qǐng)求報(bào)文 Router 具體轉(zhuǎn)發(fā)流程如下 4 Router將PC1的MAC地址學(xué)習(xí)到自己的ARP表 5 Router 網(wǎng)關(guān) PC1發(fā)出ARP應(yīng)答報(bào)文 具體轉(zhuǎn)發(fā)流程如下 6 PC1學(xué)習(xí)到Router 網(wǎng)關(guān) 的mac地址 發(fā)出報(bào)文 此時(shí)源ip 目的ip不變 目的mac為Router 網(wǎng)關(guān) 的mac7 PC1 Router 網(wǎng)關(guān) 發(fā)出報(bào)文 具體轉(zhuǎn)發(fā)流程如下 8 Router 網(wǎng)關(guān) 收到報(bào)文 發(fā)現(xiàn)是三層報(bào)文 原因是報(bào)文的目的mac是自己的mac 9 Router 網(wǎng)關(guān) 檢查自己的路由表 FIB 發(fā)現(xiàn)目的ip在自己的直連網(wǎng)段 具體轉(zhuǎn)發(fā)流程如下 10 Router檢查自己的arp表 如果發(fā)現(xiàn)有與目的ip對(duì)應(yīng)的mac地址則直接封裝報(bào)文 目的ip 源ip不變 目的mac為查arp表所得mac 發(fā)送給PC211 如果查ARP表沒(méi)有得到與目的ip對(duì)應(yīng)MAC 則重復(fù) 3 發(fā)arp請(qǐng)求 具體轉(zhuǎn)發(fā)流程如下 12 PC2收到ARP廣播報(bào)文 發(fā)現(xiàn)目的IP是自己的IP 于是給Router發(fā)送ARP應(yīng)答報(bào)文 報(bào)文中會(huì)附上自己的mac地址 13 Router收到應(yīng)答報(bào)文后 目的mac改為PC2的mac 然后向PC2發(fā)送數(shù)據(jù)幀 具體轉(zhuǎn)發(fā)流程如下 14 PC2向Router發(fā)送報(bào)文 具體轉(zhuǎn)發(fā)流程如下 15 Router收到報(bào)文后 向PC1轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文 Q A 路由器 交換機(jī)是怎樣判斷一個(gè)報(bào)文是二層報(bào)文還是三層報(bào)文呢 從上面轉(zhuǎn)發(fā)原理的講述中 發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程中源MAC和目的MAC地址是不斷變化的 因此 當(dāng)報(bào)文的目的MAC地址與網(wǎng)關(guān)的MAC地址相同時(shí) 該報(bào)文就為三層報(bào)文 三層轉(zhuǎn)發(fā)是主要涉及的表項(xiàng)有哪些 這些表項(xiàng)的作用是什么 主要涉及的表項(xiàng)有 MAC地址表 FIBTable 路由表 RouteTable ARP表 三層硬件轉(zhuǎn)發(fā)表 IPFDBTable MAC地址表是二層轉(zhuǎn)發(fā)引擎 主要記錄MAC地址和報(bào)文發(fā)出的端口信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 路由表記錄路由信息 ARP表服務(wù)于三層轉(zhuǎn)發(fā) 主要記錄于IP地址與MAC