P34-35蜗牛一期--路由器工作原理

路由器的工作原理

一、回顾交换机的工作原理

• 交换机里面维护了一张MAC地址表，主要记录了MAC地址和接口的对应关系
• 交换机在初始状态下，MAC地址表是空的，当收到一个数据来自莫接口(F0/1)的数据时，首先查看数据帧中的源MAC地址，对照自己的MAC地址表，如果不在表中，将发送方的MAC地址学习并记录到自己的MAC地址表中，并附上对应的接口(F0/1)，再查看目的MAC地址，如果目的MAC地址也不在MAC地址表中，将进行从接收接口(F0/1)外的其他所有端口转发出去(广播方式)。此时，目的主机将收到，其他主机接收到后直接丢弃，目的主机接收到后进行回应，回应过程中数据同样会交由交换机进行转发，目的主机这时候就变成相应的发送主机，当交换机收到来自目的主机的回应报文时(F0/10)，同样查看发送方的MAC地址，学习并记录，并附带对应接口(F0/10)，再去查看目的MAC，由于之前已经有记录，所以直接从记录的接口(F0/1)进行转发(单播)。
• 总结：交换学习源MAC，广播数据帧，接收方回应，回应应使用单播直接转发。

二、回顾路由器相关知识

• 路由器是属于三层（网络层）设备
• 网络层所封装的IP头部
• 网络层功能
• • 进行逻辑地址（ip地址）寻址，实现不同网络（网络地址不等或者说内网和外网分割，强调：内网的ip地址无法再外网上进行路由）直接的路径选择
• 去查找目的是否可以到达，如果可以到达，选择一条最优路径，如果不能到达，直接返回给发送方一个消息
• 网络层所传输的PDU（传输数据单元）是数据包（IP数据包）

三、网络层IP数据包的格式

• IPV4

• • 版本：表示当前使用的IP版本（IPV6,IPV4）
• • 首部长度：由于可选字段可变，所以首部长度需要定义
• • 区分服务：（服务质量/优先级和服务类型）
• • 协议：标识上层数据使用的是何种协议(tcp 6，udp 17)
• • 首部校验：校验数据报文的首部
• • 源地址
• • 目的地址
    

• IPV6

四、路由器工作原理

1.路由

• 从源主机到目标主机的转发过程(跨网络访问)
• 包含两个内容：
• • 确定最佳路径（手动指定、根据动态路由协商方式）
• • 通过网络传输信息

3.路由器的工作原理

• 路由表
• • 直连路由：当路由器接口配置好对应的ip地址并开启端口后自动生成
• • 半直连路由：需要手动配置静态路由或使用动态路由协议学习到

3.静态路由

• 由管理员手动配置，不灵活，而且单向
• 特殊的静态路由：默认路由
• • 使用场景：一般应用于末节（末梢）网络（网络的最末端）（路由器的一端只连了一个网络）

4.动态路由

• 通过某种动态路由协议去建立自己的路由表
• 常见的动态路由协议：RIP OSPF IS-IS IGRP EIGRP

五、路由器转发数据包的封装过程

小实验：

这台(R3)是主机一个接口

这台(R4)也是主机，一个接口

这两个改一下样子，成主机

R1 & R2:两个接口，两个模块，一个模块一个接口

右键change hostname改名R3/R4为PC1/PC2

有abc的可以显示接口

目标：

PC1配置

PC1#conf t
PC1(config)#int f0/0
PC1(config-if)#ip add 192.168.10.1 255.255.255.0
PC1(config-if)#no shut
no shut：网络设备上的接口 打开（启用）的意思
PC1(config-if)#exit
PC1(config)#no ip routing		#关闭三层的路由工作模式，因为是主机
PC1(config)#ip default-gateway 192.168.10.254

关于GNS3关联wireshark的命令
https://blog.youkuaiyun.com/qq_39641565/article/details/84400036

设置路由：

R1(config)#ip route 192.168.100.0 255.255.255.0 fastEthernet 1/0
R1(config)#ip route 192.168.100.0 255.255.255.0 192.168.50.2

查看接口信息
show int f0/0

PC1访问PC2
第一个报文：源IP：10.1 目的IP 100.1
源mac：PC1的mac	目的mac：R1F0/0接口的mac
当R1收到数据报后，会解封到网络层，查看是否可到，如
果可以到，转发到对应接口，重新进行二层封装，源mac变
成R1 F1/0接口mac，目的mac变成了R2 F0/0接口mac

当R2收到数据报文后，会解封到网络层，查看目的是否可以到，
目的和自己是同一网络，肯定可到，将数据交给对应接口，重
新进行二层封装，源mac变成R2 F0/0接口mac，目的mac变成了
PC2 mac

路由器在转发数据包的封装过程：
   源ip和目的ip是没有发生变化的
   源mac和目的mac是一直发生变化的
   因为路由器会重新进行二层封装

同网段传输主要是二层转发（不需要进行重新封装 ）
跨网段传输那么就是三层转发（需要重新进行二层封装）

Ehernet数据链路层
Internet Protocol Version网络层
ICMP在3.5层，在网络层之上，传输层之下