400-035-6699
当前位置: 首页 » 技术支持 » 博文资讯 »

路由器如何封装和转发数据包详解

路由器是网络中至关重要的设备,它负责将数据包从源主机传输到目标主机。这个过程涉及到一系列复杂的工作原理转发机制,下面我们将详细探讨路由器的工作原理以及相关概念。
首先,路由器的工作核心是转发数据包。当主机1.1需要发送数据给主机4.1时,由于两者的ip地址不在同一网段,数据包会被发送给本网段的网关路由器A。路由器A接收到数据包后,会检查数据包IP首部中的目标IP地址,然后在其路由表中查找对应的目标网段。找到后,路由器会根据表中的信息,将数据包从正确的接口转发出去。
在这个过程中,如果路由表中没有找到目标地址,路由器会将其转发到默认接口,或者通知用户目标地址不可达。每个路由器都遵循这样的步骤,直至数据包到达最终目的地。
路由表是路由器中维护的一系列路由条目的集合,它决定了数据包的转发路径。路由表的形成有两种方式:直连网段和非直连网段。直连网段是指通过配置IP地址和确保端口处于UP状态来形成的直连路由;而非直连网段则需要通过静态路由动态路由来添加到路由表中。
静态路由是管理员手动配置的,它的优点是简单明了,但缺乏灵活性。而默认路由是一种特殊的静态路由,当路由器无法在路由表中找到目标网络的路由条目时,会将请求转发到默认路由接口。
接下来,我们来看看路由器转发数据包的封装过程。当Host A向Host B发送数据时,数据包会经过多次封装和解封装。首先,源主机通过ARP广播解析出网关的MAC地址,并进行第一次封装。随后,数据包经过解封装,路由器查看目的IP地址,查询路由表,确定转发路径。然后,通过ARP广播解析出下一个路由器的MAC地址,进行第二次封装,以此类推,直至数据包到达目的地。
在这个过程中,ARP表用于建立连接,而路由表用于在路由器之间转发数据包。值得注意的是,封装过程中IP地址保持不变,但MAC地址会不断变化。
此外,我们还可以将路由与交换进行对比。路由工作在网络层,依据路由表进行数据转发路由选择;而交换工作在数据链路层,依据MAC地址表进行硬件转发。
在实际操作中,静态路由和默认路由的配置是必不可少的。例如,配置默认路由的命令为:`[Huawei]iproute-static 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.12.1`。这里的`0.0.0.0`表示目的网段,`0.0.0.0`表示子网掩码,`192.168.12.1`是下一跳地址
总结来说,路由器的作用是为数据包选择最佳路径,确保数据包能够顺利到达目的地。路由表是路由器中维护的路由条目的集合,它是实现这一目标的关键。静态路由和默认路由的合理配置,能够保证网络通信的稳定性和高效性。

路由器如何封装和转发数据包详解

一、路由概述

路由 :从源主机到目标主机的转发过程

99de8ec6-8004-11ed-8abf-dac502259ad0.png

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

9a592064-8004-11ed-8abf-dac502259ad0.png
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,需要静态路由或动态路由,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:

9a8ccdf6-8004-11ed-8abf-dac502259ad0.png

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

(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(是子网掩码) 192.168.12.1(是下一跳地址)

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


【限时免费】一键获取网络规划系统模板+传输架构设计+连通性评估方案

路由器相关文章

服务电话:
400-035-6699
企服商城