1、現(xiàn)在這么一個網(wǎng)絡(luò)。主機甲與主機乙分別在兩個不同的網(wǎng)段上，中間通過路由器進(jìn)行連接。現(xiàn)在假設(shè)主機甲要跟主機乙進(jìn)行通信，那么主機甲如何才能夠找到主機乙的位置呢?筆者現(xiàn) 在就通過這個例子，跟大家詳細(xì)解釋IP路由選擇的整個過程。在這里，筆者以Cisco的路 由器為例進(jìn)行介紹。假設(shè)現(xiàn)在主機甲的用戶利用Ping命令，來確認(rèn)主機乙的連通性問題。這個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)雖然比 較簡單，但是其路由選擇過程的步驟則是一步不缺的。主要通過如下步驟：第一步：當(dāng)用戶在主機甲上輸入PING 172.168.80.8之后，主機甲中有一個因特網(wǎng)控制報 文協(xié)議，英文簡稱為ICMP。這個協(xié)議將創(chuàng)建一個回應(yīng)請求數(shù)據(jù)包，在它的數(shù)據(jù)域中只包含 有字

2、母。第二步英特網(wǎng)控制報文協(xié)議會將這個有效負(fù)荷（即剛創(chuàng)建的數(shù)據(jù)包）交給因特網(wǎng)協(xié)議（英文簡 稱IP）。然后這個因特網(wǎng)協(xié)議也會創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)包。在這個英特網(wǎng)協(xié)議創(chuàng)建的數(shù)據(jù)包中，所 包含的內(nèi)容要比因特網(wǎng)控制報文協(xié)議所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)包豐富的多。在這個包中包括主機甲的IP 地址、目的地主機已的IP地址以及值為01h的協(xié)議字段。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)主機乙時，這些內(nèi) 容就是告訴對方，應(yīng)該將這個有效負(fù)荷交給因特網(wǎng)控制報文協(xié)議來處理。第三步：IP協(xié)議會判斷目的IP地址是屬于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)，還是在本地網(wǎng)絡(luò)。由于根據(jù)IP地址規(guī) 劃規(guī)則，主機甲與主機已是屬于不同的網(wǎng)絡(luò)。此時，剛才英特網(wǎng)協(xié)議（IP）所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)包將 會被發(fā)送到默認(rèn)的網(wǎng)關(guān)中去

3、。在主機甲的網(wǎng)絡(luò)屬性配置中，除了有自身的邏輯IP地址，還 有默認(rèn)的網(wǎng)關(guān)地址。網(wǎng)關(guān)地址就是用來不同網(wǎng)絡(luò)之間的主機進(jìn)行通信的一扇門。只有通過網(wǎng) 關(guān)，主機甲的數(shù)據(jù)包才能夠被發(fā)送到不同網(wǎng)絡(luò)的主機乙中。第四步：確認(rèn)路由器相應(yīng)接口的MAC地址。假設(shè)主機甲（IP地址為172.168.60.6）的默認(rèn)網(wǎng) 關(guān)被配置為172.168.60.1。若主機甲的數(shù)據(jù)包要發(fā)送到這個默認(rèn)網(wǎng)關(guān)上，則就必須知道其 對應(yīng)的路由器接口的物理地址，即MAC地址。因為只有如此，數(shù)據(jù)包才能夠被傳遞到更下 一層的數(shù)據(jù)鏈路層并根據(jù)一定的規(guī)則生成幀。然后主機甲才能夠把數(shù)據(jù)包發(fā)送給 172.168.60.0網(wǎng)絡(luò)連接的路由器接口。在本地局域網(wǎng)上，主

4、機只可以通過硬件地址來相互 之間進(jìn)行通信。所以當(dāng)主機甲要把數(shù)據(jù)包發(fā)送給特定的網(wǎng)關(guān)時，必須要知道這個網(wǎng)關(guān)所對應(yīng) 的MAC地址。這一個過程是不可避免的。為了達(dá)到這個目的，主機甲首先會檢查自己的 ARP緩存，查看一個默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的IP地址是否已經(jīng)解析為對應(yīng)接口的硬件地址。如果在ARP 緩存表中已經(jīng)有對應(yīng)的記錄，表示已經(jīng)被成功解析。此時，數(shù)據(jù)包將會被釋放并傳遞到數(shù)據(jù) 鏈路層并生成幀。其中目的方的硬件地址也將同數(shù)據(jù)包一起下傳到數(shù)據(jù)鏈路層。通常情況下， 在主機甲上可以通過ARP命令來查看主機當(dāng)前的IP地址與MAC地址的對應(yīng)表。如下圖。 筆者現(xiàn)在電腦所設(shè)置的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)為192.168.0.254，后面的16位字符

5、就是默認(rèn)網(wǎng)關(guān)所對應(yīng) 的硬件地址。第五步：生成幀。當(dāng)這個數(shù)據(jù)包和目的方的硬件地址被傳遞給數(shù)據(jù)鏈路層之后，局域網(wǎng)驅(qū)動 器將用來提供媒體訪問服務(wù)，以通過以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。一個數(shù)據(jù)幀即將產(chǎn)生，使用一些 控制信息來封裝這個數(shù)據(jù)包。在這個數(shù)據(jù)幀中會包含有目的方和源方的硬件地址。以及以太 網(wǎng)類型字段。這個以太網(wǎng)類型字段主要用來描述的是交付這個數(shù)據(jù)包島數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)層 協(xié)議。在這個幀的結(jié)尾，是一種被稱作為幀校驗序列的字段，它是裝載循環(huán)冗余校驗計算值 的區(qū)域。也就是說，在這個幀中，主要包括目的MAC地址（對應(yīng)路由器接口的MAC地址）、 源MAC地址（主機甲的MAC地址）、以太網(wǎng)類型字段、數(shù)據(jù)包、幀校驗序列五

6、部分內(nèi)容。 注意，這里指的目的地址并不是主機乙的地址，而是里主機甲最近的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址。在第一 次通信時，主機甲并不知道主機乙的MAC地址。一旦完成幀的封裝，則這個幀將會被交付 到物理層。如果企業(yè)網(wǎng)絡(luò)是利用雙絞線組建的話，則將會以一次一位的方式發(fā)往物理媒體。以上五個步驟主要都是在主機甲上完成。這五個步驟執(zhí)行完畢之后，IP路由選擇過過程的 前期工作就算完成了。接下來的就要看路由器的表演了。第六步：在主機甲所在的沖突域中的每臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都將接收這些位并重新合并成數(shù)據(jù)幀。接 收完畢后，他們會運行CRC過程并核對保存在幀校驗序列字段中的內(nèi)容。如果這兩個值不 匹配的話，則這個幀將會被丟棄。如果兩個值相同住機

7、甲的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，即緊鄰主機甲的路 由器接口），則網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會接收這個幀，并核查目的方的硬件地址，檢查他們是否也匹配。 如果目的方的硬件地址也是匹配的，那么路由器將會查看這個幀的以太網(wǎng)類型字段，以了解 在網(wǎng)絡(luò)層上采用了什么協(xié)議，然后路由器就會抽出幀中的數(shù)據(jù)包，把其余部分內(nèi)容丟棄。然 后把抽出來的數(shù)據(jù)包傳送給以太網(wǎng)類型字段中列出的上層協(xié)議，如英特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP）等等。第七步：判斷路由表項目。英特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP）會接收這個數(shù)據(jù)包，并檢查目的IP地址。在 這個案例中，由于數(shù)據(jù)包中的目的地址與接收路由器所配置的任何地址都不相匹配。此時， 路由器就會在自己的路由表中，查看目的IP網(wǎng)絡(luò)的地址。在這個案例中，由于

8、路由器同時 連接著172.16.80.0的網(wǎng)絡(luò)。所以在這個路由器的路由表中，有相關(guān)的紀(jì)錄。若沒有記錄的 話，則這個數(shù)據(jù)包會被直接丟棄。若路由器丟棄數(shù)據(jù)包的話，則會發(fā)送一個“目標(biāo)地址不可 達(dá)”的錯誤信息給主機甲。第八步：路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。如果路由器的確在他的路由表中找到了相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的記錄很U數(shù) 據(jù)包就會被轉(zhuǎn)發(fā)到輸出接口。在本例中，就是主機乙所連接的接口。路由器會將這個數(shù)據(jù)包 交換到對應(yīng)接口的緩沖區(qū)內(nèi)。第九步：緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)的處理。路由器對應(yīng)接口的緩沖區(qū)需要了解目的方主機的硬件地址。因為這個數(shù)據(jù)包中已經(jīng)有目的方的IP地址，所以，路由器會先檢查ARP緩存表。如果主機 甲的硬件地址已經(jīng)被解析并保存在路由器

9、的ARP緩沖中，則這個數(shù)據(jù)包和這個硬件地址將 被傳遞到數(shù)據(jù)鏈路層以便重新生成幀。通常情況下，若路由器以前跟主機乙通信過的話，則 這個IP地址與MAC地址的對應(yīng)記錄將會在思科路由器ARP緩沖表中保存四個小時。連續(xù) 四個小時沒有通信的話，則這個對應(yīng)的記錄將會被刪除。如果在路由器的ARP緩沖表中沒 有相關(guān)記錄的話，則路由器接口會在其連接的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，發(fā)送一個ARP請求。這個ARP請 求就像一個廣播，誰我現(xiàn)在需要知道IP地址為172.12.80.8的MAC地址。此時。其他網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備發(fā)現(xiàn)自己不是這個IP地址，就會拋棄這個包。而主機乙發(fā)現(xiàn)有人在問自己的MAC 地址，就會進(jìn)行響應(yīng)。告訴路由器，我的IP地址就是

10、這個，我的MAC地址是多少。路由 器知道目的主機乙的MAC地址之后，就會把數(shù)據(jù)包連同目的方的MAC地址傳遞到下一層 的數(shù)據(jù)鏈路中。第十步：路由器會重復(fù)上面的第五步操作，生成數(shù)據(jù)幀。并傳送到物理層，以一次一位的方 式再發(fā)送到物理媒體上。在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸在路由器上的工作也完成。通過以上的分析，我們可以看到，路由器的作用主要就是進(jìn)行數(shù) 據(jù)交換。把其收到的數(shù)據(jù)包根據(jù)一定的規(guī)則轉(zhuǎn)發(fā)到另一個可達(dá)的接口上。路由器就好像是一 個十字路口，各個數(shù)據(jù)包都根據(jù)自己所需要到達(dá)的目的地，現(xiàn)在合適的出口。第十一步：主機乙會接收到這個數(shù)據(jù)幀并運行CRC過程。如果運算結(jié)果與幀校驗序列中字 段的內(nèi)容相同，則這個幀中目的方的MAC地址將會被讀取。主機乙會判斷這個MAC地址 是否跟自己的MAC地址相同。若相同的話，則會抽取其中的數(shù)據(jù)包，并根據(jù)以太網(wǎng)字段類 型中指定的協(xié)議，把數(shù)據(jù)包傳遞給相應(yīng)的協(xié)議處理。由于這個案例中，數(shù)據(jù)包中是一個回應(yīng) 請求。主機乙就會把這個數(shù)據(jù)包交給ICMP協(xié)議處理。ICMP協(xié)議會應(yīng)答這個請求，同時把 這個數(shù)據(jù)包丟棄并迅速生成一個新的有效負(fù)荷來作為回應(yīng)應(yīng)答。然后主機乙會利用同樣的過 程把數(shù)據(jù)包以及目的MAC地址（路由器對應(yīng)接口的物理地址）傳遞到下一層，讓其生成幀。 在數(shù)據(jù)幀上，會帶有目的MAC地址、源MAC地址、數(shù)據(jù)包、以太網(wǎng)字段類型、幀校驗序 列字段等內(nèi)容發(fā)送到下一層。然后再一位位的傳送到物理媒