假设你是一个报文，看路由器会如何处理你

Posted 2021-06-26 一口Linux

概述

我们都知道路由器作为Internet的骨架，连接了整个互联网，可以说是整个网络的基石。但为什么路由器这么牛呢？是因为路由器能够在不同的网段之间进行通信，可以根据一定的规则把报文一跳一跳的转到目的地。

关于路由器如何转发报文，网络已经很多的教程，我们今天就不详细说了。今天我们要分享的路由器在转发报文的过程中，是如何处理报文的。同时我们换一个视角，假设我们是报文，看看路由器如何处理我们。

PS：我们说的路由器不是家庭用的小网关，而是用来连接不同网段的三层路由器，两者之间区别还是比较大的。

家庭网关和三层路由器

路由器对报文的处理

为了阐述报文的处理流程，我们使用简化的拓扑来描述：只使用一台路由器和两台PC，这样不仅能说明路由器如何处理报文，还能学习一下PC对报文的处理流程。

拓扑图

2台PC和一台路由器

1. PC1配置的IP为10.1.1.2/24，网关是10.1.1.1
2. PC2配置的IP为20.1.1.2/24，网关是20.1.1.1
3. PC1和PC2明显不在同一个网段
4. 路由器E0/1接口配置为PC1的网关：10.1.1.1
5. 路由器E0/2接口配置为 PC2的网关：20.1.1.1
6. 测试PC1和PC2之间的报文交互

访问流程

步骤1：PC1想要给PC2发送数据，要先获取网关的MAC；

• PC1已经知道PC2的IP地址（20.1.1.2），查看这个IP地址时，发现它和自己（10.1.1.2）不在同一个网段，会把报文转发给网关处理。
• PC1已经配置好网关（10.1.1.1），所以就会尝试把报文发送给网关。但是PC1查看自己的ARP表项，发现是空的，默认情况下没有ARP表项。

默认情况下，ARP表项是空的

• PC1只有获取网关的MAC地址才能封装报文，所以它会发送ARP Request请求网关的MAC，ARP报文如下图所示：

PC1请求网关的MAC

• 路由器收到这个ARP Request以后，发现Target IP是自己E0/1的IP地址，就会发送ARP Reply，把自己的MAC地址发送给PC1

路由器回复的MAC

• PC1收到ARP Reply以后，就会创建一个ARP表项，以后发送给网关的MAC都会使用这个地址来填充；

ARP表项

步骤2：PC2使用网关的MAC封装报文，发送给路由器

• PC1使用网关的MAC填充报文，然后发送出去

PC1发送的数据报文

• 目的MAC填充的是aa:bb:cc:00:01:10，这是网关的MAC
• 目的IP是20.1.1.2，这个是PC2的IP地址

步骤3：路由器对报文的处理：剥掉二层MAC，重新封装

• 路由器收到PC1发送的报文以后，会检查目的MAC地址，如果和自己的接口一样，就处理，否则丢弃；

接口MAC和收到的报文MAC对比

• 路由器会把报文的二层信息全部剥掉，只留下三层及以上的数据；

剥掉二层信息

• 路由器然后根据报文的目的IP地址，查找路由表，发现下一跳是出接口是E0/2；

查找路由器

• 路由器就会使用出接口E0/2的MAC地址对之前的三层报文进行封装；

路由器E0/2MAC地址

• 封装完成的报文：源MAC是E0/2的MAC，目的IP地址不变，高层的ICMP内容也不变；

使用E0/2的MAC重新封装报文

• 目的MAC是PC2的MAC：路由器在发送报文给PC2之前，会发送ARP请求PC2的MAC，过程和前面类似，这里就不说了；

步骤4：PC2收到路由器发送的报文

• PC2会先检查目的MAC地址，是否和自己网卡MAC相同，如果不相同， 则丢弃报文；

MAC地址

• 如果相同，则上送高层处理，然后回复ICMP，回复的ICMP的源MAC是PC2自己网卡的MAC；

PC2回复的ARP Reply

• 路由器对收到的PC2的报文的处理和PC1类似，也会重新封装二层MAC信息，然后转发给PC1；

PC1收到的ARP Reply信息

总结

通过上面的描述，我们可以看出来有2个比较重要的知识点：

1. 知识点一：对于不在同一网段的报文，PC会包报文发送给网关，由网关来处理；
2. 知识点二：收到报文以后，路由器会先剥掉二层信息，保留三层及以上数据；在将数据发送出去时，还会对数据进行重新封装，加上新的二层信息。

这就是从报文角度看到网络设备的处理流程，各位看完有点感觉了吗？

原文：https://www.toutiao.com/i6743053836123898375/