电子通讯

通信网络三层转发工作原理及案例

2020-07-12 22:16

 

  三层转发就是通过由器的在不同时间的转发。它一般工作在TCP/IP网络模型的第三层。 三层转发可以很复杂,也可以很简单。今天我们就来讲讲网络层的定义和 三层转发的基本原理。

  网络层(network layer ):它位于OSI模型中的第三层,介于运输层与数据链层之间,提供发信端到目标端之间的信息传输服务。网络层的数据以IP数据报的形式传输。

  IP提供了不可靠,无连接的数据报传送服务。它定义了在互联网上传输数据的具体格式。IP实现两个基本功能:寻址及分片。

  IP地址由网络号和主机号两部分组成,网络号标识互联网中的一个特定网络,主机号标识在该网络中的一台特定主机,最常用的地址表示方法是点分十进制法。如:192.168.10.1关于IP协议的具体见《TCP/IP 基础学习》

  在以太网协议中,同一局域网中的一台主机要和另一台主机进行直接通信,必须要知道目标主机的MAC地址,而在TCP/IP协议栈中网络层和传输层只关心目标主机的IP地址。

  这就导致在以太网中使用IP协议时,数据链层的以太网协议接到上层IP协议提供的数据中,只包含目的主机的IP地址。于是需要一种方法,根据目的主机的IP地址,获得其MAC地址。这就是ARP协议要做的事情。(关于ARP的具体知识,见《TCP/IP 基础学习》)

  在数据通信网络中,设备之间的通信基本上是根据TCP/IP协议,在IP网络中运行的特定功能的设备,都可以称之为端系统,PC是一种最常见的端系统,网络中由器、交换机就是用来互联不同的端系统,让它们进行透明的通信。

  之前我们学习了二层转发,知道二层转发是一种基于OSI中的数据链层的数据帧的存储转发技术,二层交换是依靠MAC地址和VID号来确定转发方向的。那么,三层转发和二层转发有什么区别呢?

  3.在三层转发的过程中,还要进行二层的封装。也就是说,在转发过程中二层帧头中的(源、目的)MAC地址是要改变的。但是IP数据报中的源IP和目的IP地址是不会改变的

  (1) PC1检查报文的目的IP地址,发现和自己不在同一网段,则需要进行三层转发,通过网关转文信息;

  (6) PC1学习到Router(网关)的mac地址,发出报文,此时源ip、目的ip不变,目的mac为Router(网关)的mac

  (8) Router(网关)收到报文,发现是三层报文(原因是报文的目的mac是自己的mac)

  (10)Router检查自己的arp表,如果发现有与目的ip对应的mac地址则直接封装报文(目的ip、源ip不变,目的mac为查arp表所得mac)发送给PC2

  (12) PC2收到ARP报文,发现目的IP是自己的IP,于是给Router发送ARP应答报文。报文中会附上自己的mac地址。

  (13) Router收到应答报文后,目的mac改为PC2的mac,然后向PC2发送数据帧。