IP數(shù)據(jù)包的傳輸全過(guò)程詳解

1、IP數(shù)據(jù)包的傳輸全過(guò)程詳解主機(jī)A與主機(jī)B通信,APingB,圖:A-交換機(jī)-B,AB同一子網(wǎng)ping數(shù)據(jù)包用的是ICMP協(xié)議，IP協(xié)議的一個(gè)子協(xié)議，位于三層，包含A的IP,B的IP,三層進(jìn)行IP封裝成包，進(jìn)入二層A,B處于相同子網(wǎng)，查看緩存中對(duì)與目的對(duì)應(yīng)得B第2層mac地址，如果存在,直接進(jìn)行第2層封裝成幀，經(jīng)物理層信號(hào)編碼，以0101010010這樣的bits流傳輸在網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上。如果不存在B的MAC，貝U發(fā)送ARP廣播請(qǐng)求B的MAC,ARP數(shù)據(jù)包經(jīng)物理層進(jìn)入交換機(jī)端口，需要進(jìn)行源端口號(hào)學(xué)習(xí)，目的端口查找，B響應(yīng)ARP請(qǐng)求，交換機(jī)又可以學(xué)習(xí)一目的MAC地址與哪個(gè)端口對(duì)應(yīng)，在下次傳送數(shù)據(jù)時(shí)就不再

2、需要對(duì)所有端口進(jìn)行廣播了。B通過(guò)ARP單播把B的MAC響應(yīng)給A,此時(shí)再返回(2)的處理過(guò)程。(4)當(dāng)再進(jìn)行A與B之間數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，將直接用B的MAC地址封裝，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)得以高速交換主機(jī)A與主機(jī)C通信，APingC,圖:A-交換機(jī)-路由器M-路由器N-交換機(jī)-C，AC不同子網(wǎng)兩個(gè)機(jī)器不在同一子網(wǎng)內(nèi)，A要與目的C通信，A要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP包，而“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址已經(jīng)在A系統(tǒng)軟件中設(shè)置。這個(gè)IP地址實(shí)際上對(duì)應(yīng)路由器M的E0的IP地址。所以A對(duì)“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣播出一個(gè)ARP請(qǐng)求時(shí)，路由器M的E0口的MAC回復(fù)給A，此時(shí)A數(shù)據(jù)包的目的MAC替換為M的E0口MAC。MAC替換后，經(jīng)物理層，

3、傳輸?shù)浇粨Q機(jī)物理層，再傳到交換機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層，再經(jīng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層到物理層。經(jīng)bit流傳到路由器M的物理層，然后傳到數(shù)據(jù)鏈路層，二層解封裝，目的IP與路由器M三層IP路由表比較，若匹配正確，交給上層處理，否則會(huì)緩存數(shù)據(jù)包內(nèi)容，然后根據(jù)目標(biāo)地址查找路由表找到相關(guān)表項(xiàng)，得到NEXTHOP及出接口的MAC地址，用這兩個(gè)地址作為新的目的及源MAC地址封裝事先緩存的數(shù)據(jù)包，然后轉(zhuǎn)發(fā)，這個(gè)過(guò)程稱為幀的重寫(REWRITE)。重復(fù)進(jìn)行MAC替換后，在路由器N中，找到與目的IP匹配表項(xiàng)，若N中存在C對(duì)應(yīng)的MAC表項(xiàng)，則數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺網(wǎng)絡(luò)層，否則N發(fā)送ARP廣播請(qǐng)求C的MAC。當(dāng)C收到A的數(shù)據(jù)包后，再?gòu)腁到C進(jìn)行一次

4、反向MAC替換過(guò)程。反向過(guò)程中，每一步省略掉ARP請(qǐng)求NEXTHOP的MAC，因?yàn)镸AC表已經(jīng)建立起來(lái)。總結(jié)：IP報(bào)文傳輸過(guò)程包括Hostsendspackettodefaultgateway（主機(jī)將數(shù)據(jù)包發(fā)送到默認(rèn)網(wǎng)關(guān)）Packetplacedinframe（數(shù)據(jù)包被封裝入幀）Routerreceivesframe（路由器接到幀）Routerfindsdestinationnetworkinroutetable（路由器在路由表中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)）Routerchoosesnexthoptowarddestination（路由器選擇一個(gè)更接近目標(biāo)的下一跳）MACaddressofnexthopde

5、termined（下一跳的MAC地址被確定）Packetplacedinframe（數(shù)據(jù)包被封裝入幀）Repeatssteps2through7asnecessary（如果需要的話，重復(fù)步驟27）Routerreceivesframe（路由器接到幀）Routerfindsnetworkdirectlyconnected（路由器發(fā)現(xiàn)直連網(wǎng)絡(luò)）MACaddressofendhostdetermined（最終主機(jī)的MAC地址被確定）Packetplacedinframetofinaldestination（幀中的數(shù)據(jù)包被發(fā)送到最終主機(jī)）IP報(bào)文傳輸整個(gè)過(guò)程的示意如圖3所示。圖3IP報(bào)文傳輸過(guò)程在數(shù)據(jù)

6、包端到端的傳輸過(guò)程中，邏輯地址始終不會(huì)發(fā)生改變，而MAC地址則隨著具體鏈路的不同而不同。路由器在某一個(gè)入接口上接收到數(shù)據(jù)幀后，先檢測(cè)目的地是否是自己。若是，則交給上層處理，否則會(huì)緩存數(shù)據(jù)包內(nèi)容，然后根據(jù)目標(biāo)地址查找路由表找到相關(guān)表項(xiàng)，得到NEXTHOP及出接口的MAC地址，用這兩個(gè)地址作為新的目的及源MAC地址封裝事先緩存的數(shù)據(jù)包，然后轉(zhuǎn)發(fā)，這個(gè)過(guò)程稱為幀的重寫（REWRITE）。ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析協(xié)議）有以下特點(diǎn)：ARP由ARPRequest（廣播）與ARPReply（單播）組成。只有當(dāng)發(fā)送方認(rèn)為目標(biāo)主機(jī)與自己位于同一邏輯網(wǎng)絡(luò)（同一網(wǎng)段），ARPRequest才會(huì)發(fā)出。屬于本地的MAP（不同于FRMAP）IP地址與MAC地址均屬于同一個(gè)設(shè)備（接口）。其工作過(guò)程示意如圖4所示。其工作過(guò)程示意如圖4所示。Il1n亡liltIR；173|14.3.3F*1勺|-MapIHB-m.L.l料啊L圖4ARP工作過(guò)程示意圖封裝所謂封裝是指在發(fā)送方發(fā)生的自上而下的過(guò)程在每一層為應(yīng)用數(shù)據(jù)添加上特定的頭部/尾部信息（PDU,ProtocolDataUnit，協(xié)