网络层-第四节：IP数据报的发送和转发过程

Posted 2023-03-08 快乐江湖

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文章目录

• 一：概述
• 二：举例
• 三：路由器可以隔离广播域

本节对应视频如下

• 【计算机网络微课堂（有字幕无背景音乐版）】：IP数据报的发送和转发过程

一：概述

IP数据报的发送和转发过程：包含以下两个部分

• 主机发送IP数据报
• 路由器转发IP数据报

为了将重点放在TCP/IP协议栈的网际层发送和转发IP数据报的过程上，在之后的举例中，我们忽略使用ARP协议来获取目的主机或路由器接口的MAC地址的过程以及以太网交换机自学习和转发帧的过程

二：举例

如下图是一个小型互联网，路由器接口0直连了一个交换式以太网，接口1也直连了一个交换式以太网。给左侧和右侧网络分别分配了如下的网络地址和子网掩码、给网络中的主机和路由器的接口配置了相应的IP地址和子网掩码

①：首先源主机如何知道目的主机是否与自己在同一个网络中？

• 假设主机C要给主机F发送IP数据报
• 主机C将自己的IP地址和子网掩码相与，得到主机C所在的网络地址为192.168.0.0
• 主机C将主机F的IP地址与自己的子网掩码相与，得到目的网络地址为192.168.0.128
• 该地址与主机C的网络地址不相等，因此主机C就知道了主机F与自己不在同一网络中，它们之间的通信属于间接交付
• 于是主机C将IP数据报传输给路由器，由路由器将IP数据报转发给主机F

②：那么主机又是如何知道应该把IP数据报交给哪个路由器进行转发呢？实际上，用户为了让本网络中的主机能和其他网络中的主机通信，就必须给其指定本网络中的一个路由器，由该路由器进行转发，所指定的路由器称之为默认网关，于是

• 可以将路由器接口0的IP地址指定给该接口所直连网络中的各个主机作为默认网关
• 可以将路由器接口1的IP地址指定给该接口所直连网络中的各个主机作为默认网关

假设本例中的主机A要给主机D发送IP数据报，主机A就会将该IP数据报传输给自己的默认网关，也就是图中所示的路由器

③：路由器收到数据报后应该如何转发？

• 检查IP数据报首部是否出错
  • 若出错，则直接丢弃该IP数据报并通告源主机
  • 若没有出错：则进行转发
• 根据IP数据报的目的地址在路由表中查找匹配的条目
  • 若找到，则转发给条目中所指示的下一跳
  • 若找不到，则丢弃该IP数据报并通告源主机

当我们给路由器的接口配置IP地址和子网掩码时，路由器就已经知道了自己的该接口与哪个网络是直连的，例如在本例中

• 接口0所直连的网络是192.168.0.0，相应地址掩码为255.255.255.128，不需要下一跳路由器
• 接口1所直连的网络是192.168.0.128，相应地址掩码为255.255.255.128，不需要下一跳路由器
• 注意：路由表中可能还会有其他路由条目，这可以是用户或网络管理员手工配置的静态路由，也可以是使用路由协议自动获取的动态路由

三：路由器可以隔离广播域

如下图，假设主机A给本网络上的各设备发送了一个广播IP数据报，在数据报首部的目的地址字段可以填写的目的地址为192.168.0.127（本网络广播地址），也可以填写255.255.255（受限的广播地址）。该网络中的各设备都会收到此广播IP数据报，但是路由器收到后并不会对其进行转发，也就是说，路由器是隔离广播域的