簡析報文傳遞過程


報文傳遞整個過程主要涉及到報文的四元組,無法建立四元組,報文就無法傳遞:

源IP 目的IP
源MAC 目的MAC

 

通過分析四元組的四個參數,就能很好理解路由交換的全過程。

                                                                                                                                                                                           TOPO

 

現在根據以下兩種情況,分析下如上圖所示的報文傳遞過程。

 

情況1,PC1訪問PC2:

由PC1發起到PC2的連接,那么結合一開始所說的四元組,可以判斷,此時的PC1已知以下參數:

 

源IP:192.168.1.2 目的IP:192.168.1.3
源MAC:54-89-98-4F-65-FA 目的MAC:UNKOWN

PC1此時需要得到一個目的MAC地址,滿足四元組,才可以組裝出報文。

報文的傳遞可分為二層傳輸和三層傳輸,PC1通過分析自己的CIDR,得出PC2與自己存在同一網段下,而同一網段可以直接通過二層傳輸,即目的MAC地址直接指向PC2。

為了獲取PC2的MAC地址,PC1需要發起ARP廣播:

發送者IP:192.168.1.2

目標IP:192.168.1.3

發送者MAC:54-89-98-4F-65-FA

目標MAC:00:00:00:00:00:00

PC1的ARP廣播包通過通過交換機LSW1時,交換機會向所有UP狀態的端口泛洪,PC2會收到這個廣播包。

PC2通過判斷ARP廣播包的目標IP地址是自己的IP地址,會通過單播的形式返回ARP響應包給PC1:

發送者IP:192.168.1.3 目標IP:192.168.1.2
發送者MAC:54-89-98-A3-13-98 目標MAC:54-89-98-4F-65-FA

PC2的ARP響應包經過交換機LSW1時,LSW1通過MAC地址表將此響應包發送給PC1,PC1此時得知PC2的MAC地址是54-89-98-A3-13-98。

此時PC1就可以組裝並發送報文

源IP:192.168.1.2 目的IP:192.168.1.3
源MAC:54-89-98-4F-65-FA 目的MAC:54-89-98-A3-13-98

報文經過LSW1時,LSW1通過MAC地址表,將報文轉發至PC2,PC1向PC2的一次單向通信結束。

 

情況2,PC1訪問PC3

由PC1發起到PC3的連接,可以判斷,此時的PC1已知以下參數:

 

源IP:192.168.1.2 目的IP:172.16.1.2
源MAC:54-89-98-4F-65-FA 目的MAC:UNKOWN

PC1此時需要得到一個目的MAC地址,滿足四元組,才可以組裝出報文。

報文的傳遞可分為二層傳輸和三層傳輸,PC1通過分析自己的CIDR,得出PC3與自己不在同一網段下,而不同網段需要通過三層網關傳輸。

PC1已知網關IP地址為192.168.1.1,PC1與網關之間是通過二層通信即MAC地址通信,因此PC1需要得知網關的MAC地址,才可以將報文順利發送給網關。

為了獲取網關的MAC地址,PC1需要發起ARP廣播:

發送者IP:192.168.1.2

目標IP:192.168.1.1

發送者MAC:54-89-98-4F-65-FA

目標MAC:00:00:00:00:00:00

同樣網關收到PC1的ARP廣播后,會單播回復ARP響應包給PC1:

發送者IP:192.168.1.1 目標IP:192.168.1.2
發送者MAC:54-89-98-83-50-F2 目標MAC:54-89-98-4F-65-FA

此時PC1就可以組裝並發送報文:

源IP:192.168.1.2 目的IP:172.16.1.2
源MAC:54-89-98-4F-65-FA 目的MAC:54-89-98-83-50-F2

注意此時報文的目的MAC地址指向的是網關的MAC地址。

報文經過LSW1時,LSW1通過MAC地址表,將報文轉發至網關,網關此時會關注報文中的目的IP這個參數。

源IP:192.168.1.2 目的IP:172.16.1.2
源MAC:54-89-98-4F-65-FA 目的MAC:54-89-98-83-50-F2

網關通過分析自己的CIDR,得出PC3與自己在同一個網段,即直連路由,可以通過二層直接轉發至PC3。

此時網關需要將PC1的報文中源MAC地址及目的MAC地址修改,即:

源IP:192.168.1.2 目的IP:172.16.1.2
源MAC:54-89-98-83-50-F3 目的MAC:

源MAC 54-89-98-83-50-F3,為網關直連PC3接口的MAC地址,報文通過這個接口吐出。由於PC3的MAC地址未知,網關會通過ARP廣播查找PC3的MAC地址:

發送者IP:172.16.1.1

目標IP:172.16.1.2

發送者MAC:54-89-98-83-50-F3

目標MAC:00:00:00:00:00:00

同樣PC3單播回復ARP響應給網關:

發送者IP:172.16.1.2

目標IP:172.16.1.1

發送者MAC:54-89-98-83-49-83

目標MAC:54-89-98-83-50-F3

此時網關就可以組裝並發送報文:

源IP:192.168.1.2 目的IP:172.16.1.2
源MAC:54-89-98-83-50-F3 目的MAC:54-89-98-83-49-83

報文經過交換機LSW2,LSW2根據MAC地址表,將報文轉發給PC3,PC1向PC3的一次單向通信結束。

 

小結:

在三層傳輸過程中,報文的MAC地址是不斷變化的,報文的IP地址通常不變(除非經過NAT)。


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