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路由器数据包转发详解

数据在互联网上的传输离不开路由器的帮忙。路由器就像数据包的“导游”,指引着数据从起点到终点的路径。那么,路由器是如何工作的呢?
首先,我们要了解路由表的概念。路由表是路由器中维护的路由条目的集合,它记录着数据包应该通过哪个接口转发到哪个网络。路由器根据路由表来做路径选择,将数据包转发到正确的目的地。
数据包在路由器中的转发过程是这样的:当数据包到达路由器时,路由器首先查看数据包的目的ip地址,然后在路由表中查找匹配的条目。如果找到了匹配的条目,路由器就会将数据包转发到对应的接口。如果路由表中没有找到匹配的条目,那么路由器就会将数据包转发到默认路由接口。
除了路由表,路由器还有 ARP 表。ARP 表是用来解析 IP 地址和 MAC 地址的对应关系的。当数据包从一台主机发送到另一台主机时,首先要解析出目的地的 MAC 地址,然后才能封装成数据帧发送。ARP 表就是用来存储这些解析结果的。
在数据包的转发过程中,路由器会根据需要封装和解封装数据包。封装是指将数据包从一种协议格式转换成另一种协议格式的过程,而解封装则是相反的过程。例如,当数据包从以太网发送到串行口时,就需要进行封装;当数据包从串行口发送到以太网时,就需要进行解封装。
除了封装和解封装,路由器还需要进行路由选择路由转发。路由选择是指在多个路由路径中选择最佳路径的过程,而路由转发则是将数据包转发到目的地的过程。
路由器的工作原理听起来复杂,但实际上却是非常高效的。路由器可以快速地处理大量的数据包,并且能够保证数据包的准确性和可靠性。因此,路由器是互联网上不可或缺的重要设备。
路由器有多种类型,包括家用路由器企业级路由器和骨干路由器等。家用路由器主要用于家庭和小型办公环境,企业级路由器主要用于大型企业数据中心,而骨干路由器则用于连接不同的网络和区域。
路由器的工作原理和类型非常多样,但它们的核心任务都是相同的:为数据包选择最佳路径,最终到达目的地。无论在哪个网络环境中,路由器都是数据传输的重要枢纽。

路由器数据包转发详解

一、路由概述

路由 :从源主机到目标主机的转发过程

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2、路由器的工作原理

(1)主机 1.1 要发送数据包给主机 4.1,因为 IP 地址不在同一网段,所以主机会将数据包发送给本网段的网关路由器 A。

(2)路由器 A 接收到数据包,先查看数据包 IP 首部中的目标 IP

地址,再查找自己的路由表。数据包的目标 IP 地址是 4.1,属于 4.0 网段,路由器 A 在路由表中查到 4.0 网段转发的接口是 S0 接口。于是,路由器 A 将数据包从 S0 接口转发出去。

(3)网络中的每个路由器都是按这样的步骤转发数据的,直至到达路由器 B,再用同样的转发方法从 E0 口转发出去,最后 4.1 主机接收到这个数据包。

在转发数据包的过程中,如果在路由表中没有找到数据包的目的地址,则根据路由器的 配置转发到默认接口或给用户返回目标地址不可达的信息。

上述虽然只是对路由器工作过程的简单描述,但却是路由器最基本的工作原理

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路由表
  • 路由器中维护的路由条目的集合
  • 路由器根据路由表做路径选择

路由表的形成

  • 直连网段:配置IP地址,端口UP状态,形成直连路由
  • 非直连网段:对于非直连的网段,需要静态路由动态路由,将网段添加到路由表中
静态路由
  • 由管理员工配置的,是单向的
  • 缺乏灵活性
默认路由
  • 默认路由是特殊的静态路由
  • 当路由器在路由表中找不到目标网络的路由条目,路由器把请求转发到默认路由接口
  • 目的地为庞大的地址集合,可将数据包转发给路由器的A或S0接口

二、路由器转发数据包的封装过程

Host A向Host B发送数据,路由器对数据包的封装过程如下图所示:

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源ip192.168.1.2 目的192.168.2.2

源MAC11-11 目的MAC22-22

ARP 广播解析出网关E0 MAC地址 进行第一次封装

先解封装,查看数据包的目的IP,查询路由表,确定转发路径(路线)

ARP广播 解析出路由器B E1的MAC地址。进行第二次封装

源IP 192.168.1.2 目的IP 192.168.2.2

源MAC 33-33 目的 44-44

先解封装,查看数据包目的IP地址查看路由表自己的直接网段,通过E0发给主机B

先ARP广播 解析主机B MAC地址 。进行第三次封装

源IP 192.168.1.2 目的192.168.2.2

源MAC 55-55 目的66-66

A发给B的数据包 B收到A的数据

总结:ARP表是建立连接用的,路由表用于路由之间转发用的。

路由器封装的过程IP地址不变 MAC地址一直在变

三、交换与路由对比

1、路由工作在网络层

(1)根据“路由表”转发数据

(2)路由选择

(3)路由转发

2、交换工作在数据链路层

(1)根据MAC地址表转发数据

(2)硬件转发

四、静态路由和默认路由的配置(命令):

默认路由

[Huawei]iproute-static0.0.0.00.0.0.0192.168.12.1

静态路由

[Huawei]iproute-static192.168.10.0255.255.255.0192.168.12.1

其中192.168.10.0(是目的网段 )255.255.255.0(子网掩码192.168.12.1(下一跳地址

查看路由表

[Huawei]displayiprouting-table

[R1]iproute-static192.168.10.02411.0.0.2//
   <主>
    优先级默认值60(越小越优先) [R1]iproute-static192.168.10.02412.0.0.2preference70//配置浮动路由用于备份 
   

查看网口状态的命令

[Huawei]displayinterfacebrief

总结

路由器作用是为数据包选择最佳路径,最终到达目的地,路由表是在路由器中维护的路由器条目的目的集合。

静态路由是单向的,双向通信要配制双向的静态路由。

默认路由是一种特殊的静态路由。


审核编辑 :李倩


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