假如 A 给 B 发送数据由于它们直接连着交换机所以 A 直接发出如下数据包即可其实网络层没有体现出作用。但假如 A 给 C 发送数据A 就需要先转交给路由器然后再由路由器转交给 C。由于最底层的传输仍然需要依赖以太网所以数据包是分成两段的。A ~ 路由器这段的包如下路由器到 C 这段的包如下好了上面说的两种情况A-BA-C相信细心的读者应该会有不少疑问下面我们一个个来展开。A 给 C 发数据包怎么知道是否要通过路由器转发呢答案子网如果源 IP 与目的 IP 处于一个子网直接将包通过交换机发出去。如果源 IP 与目的 IP 不处于一个子网就交给路由器去处理。好那现在只需要解决什么叫处于一个子网就好了。192.168.0.1 和 192.168.0.2 处于同一个子网192.168.0.1 和 192.168.1.1 处于不同子网这两个是我们人为规定的即我们想表示对于 192.168.0.1 来说192.168.0.xxx 开头的就算是在一个子网否则就是在不同的子网。那对于计算机来说怎么表达这个意思呢于是人们发明了子网掩码的概念假如某台机器的子网掩码定为 255.255.255.0这表示将源 IP 与目的 IP 分别同这个子网掩码进行与运算相等则是在一个子网不相等就是在不同子网就这么简单。比如A电脑192.168.0.1 255.255.255.0 192.168.0.0B电脑192.168.0.2 255.255.255.0 192.168.0.0C电脑192.168.1.1 255.255.255.0 192.168.1.0D电脑192.168.1.2 255.255.255.0 192.168.1.0那么 A 与 B 在同一个子网C 与 D 在同一个子网但是 A 与 C 就不在同一个子网与 D 也不在同一个子网以此类推。所以如果 A 给 C 发消息A 和 C 的 IP 地址分别 A 机器配置的子网掩码发现不相等则 A 认为 C 和自己不在同一个子网于是把包发给路由器就不管了之后怎么转发A 不关心。A 如何知道哪个设备是路由器答案在 A 上要设置默认网关上一步 A 通过是否与 C 在同一个子网内判断出自己应该把包发给路由器那路由器的 IP 是多少呢其实说发给路由器不准确应该说 A 会把包发给默认网关。对 A 来说A 只能直接把包发给同处于一个子网下的某个 IP 上所以发给路由器还是发给某个电脑对 A 来说也不关心只要这个设备有个 IP 地址就行。所以默认网关就是 A 在自己电脑里配置的一个 IP 地址以便在发给不同子网的机器时发给这个 IP 地址。仅此而已路由器如何知道C在哪里答案路由表现在 A 要给 C 发数据包已经可以成功发到路由器这里了最后一个问题就是路由器怎么知道收到的这个数据包该从自己的哪个端口出去才能直接或间接地最终到达目的地 C 呢。路由器收到的数据包有目的 IP 也就是 C 的 IP 地址需要转化成从自己的哪个端口出去很容易想到应该有个表就像 MAC 地址表一样。这个表就叫路由表。至于这个路由表是怎么出来的有很多路由算法本文不展开因为我也不会哈哈~不同于 MAC 地址表的是路由表并不是一对一这种明确关系我们下面看一个路由表的结构。目的地址子网掩码下一跳端口192.168.0.0255.255.255.00192.168.0.254255.255.255.2550192.168.1.0255.255.255.01192.168.1.254255.255.255.2551我们学习一种新的表示方法由于子网掩码其实就表示前多少位表示子网的网段所以如 192.168.0.0255.255.255.0 也可以简写为 192.168.0.0/24目的地址下一跳端口192.168.0.0/240192.168.0.254/320192.168.1.0/241192.168.1.254/321这就很好理解了路由表就表示192.168.0.xxx 这个子网下的都转发到 0 号端口192.168.1.xxx 这个子网下的都转发到 1 号端口。下一跳列还没有值我们先不管配合着结构图来看这里把子网掩码和默认网关都补齐了刚才说的都是 IP 层但发送数据包的数据链路层需要知道 MAC 地址可是我只知道 IP 地址该怎么办呢答案arp假如你A此时不知道你同伴 B 的 MAC 地址现实中就是不知道的刚刚我们只是假设已知你只知道它的 IP 地址你该怎么把数据包准确传给 B 呢答案很简单在网络层我需要把 IP 地址对应的 MAC 地址找到也就是通过某种方式找到192.168.0.2对应的 MAC 地址BBBB。这种方式就是arp 协议同时电脑 A 和 B 里面也会有一张arp 缓存表表中记录着IP 与 MAC 地址的对应关系。IP 地址MAC 地址192.168.0.2BBBB一开始的时候这个表是空的电脑 A 为了知道电脑 B192.168.0.2的 MAC 地址将会广播一条 arp 请求B 收到请求后带上自己的 MAC 地址给 A 一个响应。此时 A 便更新了自己的 arp 表。这样通过大家不断广播 arp 请求最终所有电脑里面都将 arp 缓存表更新完整。总结一下好了总结一下到目前为止就几条规则从各个节点的视角来看电脑视角首先我要知道我的 IP 以及对方的 IP通过子网掩码判断我们是否在同一个子网在同一个子网就通过 arp 获取对方 mac 地址直接扔出去不在同一个子网就通过 arp 获取默认网关的 mac 地址直接扔出去交换机视角我收到的数据包必须有目标 MAC 地址通过 MAC 地址表查映射关系查到了就按照映射关系从我的指定端口发出去查不到就所有端口都发出去路由器视角我收到的数据包必须有目标 IP 地址通过路由表查映射关系查到了就按照映射关系从我的指定端口发出去不在任何一个子网范围走其路由器的默认网关也是查到了查不到则返回一个路由不可达的数据包如果你嗅觉足够敏锐你应该可以感受到下面这句话网络层IP协议本身没有传输包的功能包的实际传输是委托给数据链路层以太网中的交换机来实现的。涉及到的三张表分别是交换机中有MAC 地址表用于映射 MAC 地址和它的端口路由器中有路由表用于映射 IP 地址(段)和它的端口电脑和路由器中都有arp 缓存表用于缓存 IP 和 MAC 地址的映射关系这三张表是怎么来的MAC 地址表是通过以太网内各节点之间不断通过交换机通信不断完善起来的。路由表是各种路由算法 人工配置逐步完善起来的。arp 缓存表是不断通过 arp 协议的请求逐步完善起来的。知道了以上这些目前网络上两个节点是如何发送数据包的这个过程就完全可以解释通了那接下来我们就放上本章最后一个网络拓扑图吧请做好战斗准备这时路由器 1 连接了路由器 2所以其路由表有了下一条地址这一个概念所以它的路由表就变成了这个样子。如果匹配到了有下一跳地址的一项则需要再次匹配找到其端口并找到下一跳 IP 的 MAC 地址。也就是说找来找去最终必须能映射到一个端口号然后从这个端口号把数据包发出去。目的地址下一跳端口192.168.0.0/240192.168.0.254/320192.168.1.0/241192.168.1.254/321192.168.2.0/24192.168.100.5192.168.100.0/242192.168.100.4/322这时如果 A 给 F 发送一个数据包能不能通呢如果通的话整个过程是怎样的呢