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IP尋址基礎
某臺主機發(fā)送IP數據包給予其處于同一本地IP子網(wǎng)的另一臺主機時(shí),它只要直接把IP數據包發(fā)到本地網(wǎng)絡(luò )上,然后對方能收到。
當處于不同IP子網(wǎng)間的主機需要通信時(shí),主機會(huì )把IP數據包發(fā)送給一個(gè)稱(chēng)為“缺省網(wǎng)關(guān)(Default Gateway)”的路由器上,然后由
這臺路由器把IP數據包送到目的地。“缺省網(wǎng)關(guān)”是TCP/IP的一個(gè)配置參數,它是處于本地網(wǎng)絡(luò )上的某個(gè)路由器接口的IP地址
或某臺計算機中的某一塊網(wǎng)卡的IP地址。
對于缺省網(wǎng)關(guān),在實(shí)際應用中多使用兩種解決方案:一種是通過(guò) 路由器,直接與某一網(wǎng)絡(luò )(或網(wǎng)段)相連的路由器端口IP地址便
是該網(wǎng)絡(luò )(或網(wǎng)段)的缺省網(wǎng)關(guān);另一種是通過(guò)一些代理服務(wù)器軟件,如CCProxy、WinRoute、WinGate、Windows 2000/XP/2003的
ICS(Internet連接共享)等,一般需要在安裝代理服務(wù)器軟件的計算機上同時(shí)安裝工兩塊網(wǎng)卡,其中一塊網(wǎng)卡與外網(wǎng)(如Internet)相
連,另一塊網(wǎng)卡與局域網(wǎng)相連,則與局域網(wǎng)相連的這塊網(wǎng)卡的IP便是該局域網(wǎng)計算機的缺省網(wǎng)關(guān)。
路由器轉發(fā)IP數據包時(shí),它只是根據IP數據包目標IP地址的網(wǎng)絡(luò )部分選擇合適的接口發(fā)送出數據包,路由器還要判斷接口所連
接的是否是目標子網(wǎng),如果是,路由器就直接把數據通過(guò)接口發(fā)送到網(wǎng)絡(luò )上,譬如主機A發(fā)送主機B的數據包到達路由器時(shí),路
由器發(fā)現它的E1接口直接連接著(zhù)目標網(wǎng)路,于是它將數據通過(guò)E1端口直接轉發(fā)給主機B);否則,路由器會(huì )選擇下一跳路由器來(lái)
傳輸數據,這樣一跳一跳地傳輸,IP數據包最終將被送到目的主機。
路由器給人的感覺(jué)是一種復雜的網(wǎng)絡(luò )設備,實(shí)際上從宏觀(guān)的角度來(lái)看,路由器主要實(shí)現兩種基本功能:
交換和轉發(fā)功能:將數據從路由器的進(jìn)入接口穿過(guò)路由器在送到外出接口。
路由功能:即尋址功能,學(xué)習和維護路由選擇表,決定正確的轉發(fā)路徑。
尋址由路由路由選擇算法來(lái)實(shí)現,為了判定最佳路徑,路由選擇算法維護著(zhù)一個(gè)包含路由信息的路由選擇表,路由選擇表可以
將目標網(wǎng)路和下一跳(Next Hop)的關(guān)系告訴路由器。當路由器向目的地轉發(fā)數據包時(shí),它就是通過(guò)這張路由選擇表來(lái)確定所要使
用的輸出接口,為了能夠路由數據包,路由器需要知道以下信息:目標地址和下一跳地址。
在上圖中,假設主機A需要和主機B通信,具體傳輸的過(guò)程如下。
1)主機A先將數據發(fā)送給它的默認網(wǎng)關(guān)(路由器A,RtA)。
主機A發(fā)送的數據幀的格式:
目標MAC地址
源MAC地址
目標IP地址
源IP地址
數據段
RtA的E0的MAC地址
主機A的MAC地址
192.168.3.1
192.168.2.1
數據
在主機A發(fā)送的數據幀中,以路由器A的E1端口的MAC地址為目標MAC地址,而且目標IP地址依然為主機B的IP地址。
2)路由器收到的主機A的數據后,查詢(xún)自己的路由表,它發(fā)現E0端口可以到達主機B所在的網(wǎng)絡(luò )(192.168.3.1)。
路由器A的路由信息表:
網(wǎng)絡(luò )號 出口
192.168.1.0 E1
192.168.2.0 E0
192.168.3.0 E1
192.168.4.0 E1
192.168.5.0 E1
3)路由器A重寫(xiě)數據包的幀頭信息,將目標MAC地址改為路由器B(RtB)的E1的端口的MAC地址,同時(shí)修改源MAC地址,然后將
數據包從自己的E1口發(fā)送出去。
路由器A發(fā)送的數據幀的格式:
目標MAC地址
源MAC地址
目標IP地址
源IP地址
數據段
RtB的E1口的MAC地址
RtA的E1口的MAC地址
192.168.3.1
192.168.2.1
數據
4)數據被送到路由器B后,路由器B按照相同的方法把它送給路由器C。
路由器B的路由信息表:
網(wǎng)絡(luò )號
出口
192.168.1.0
E0
192.168.2.0
E1
192.168.3.0
E2
192.168.4.0
E1
192.168.5.0
E2
5)路由器C發(fā)現192.168.3.0網(wǎng)絡(luò )直接連接在它的E0口上,于是它將數據包發(fā)往E0,在E0上采用ARP來(lái)查詢(xún)192.168.3.1的MAC地址,
最后將數據包發(fā)往目的主機。
代理ARP
如果網(wǎng)絡(luò )上所有的系統都配置成目的地址均在本地網(wǎng)段,那么路由器將扮演遠程代理的角色。
1)主機A(IP地址為192.16.1.2/24)試圖與主機B(IP地址為192.168.2.2/24)進(jìn)行通信,但是它不知道主機B的MAC地址,由于主機A
(IP為192.16.1.2/24)被配置為目的地址在本地網(wǎng)段,所以主機A直接發(fā)出ARP請求(實(shí)際上運行代理ARP的路由器就充當默認網(wǎng)
關(guān)的角色)。
2)路由器回答來(lái)自主機A的ARP請求,它使用自己的MAC地址回答主機A。于是主機A將數據包發(fā)送給路由器,路由器再將數據
包發(fā)送給路由器,路由器再將數據包轉發(fā)到正確的目的主機B。
代理ARP可以簡(jiǎn)化主機的管理,不過(guò)卻增加了網(wǎng)絡(luò )的通信量,并且在路由器上需要較大的ARP緩存,因為在每個(gè)不在本網(wǎng)的IP
地址的IP被創(chuàng )建一個(gè)映射表項。在使用代理ARP的主機看來(lái),世界就像一個(gè)沒(méi)有路由器的大型物理網(wǎng)絡(luò )。
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