IP报文在设备间传递的封装过程

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分类专栏： 计算机网络 文章标签： IP报文传递过程
于 2024-05-09 09:42:47 首次发布
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IP报文传递过程

IP报文在网络设备间的传递过程主要涉及到4个概念：源IP、目的IP、源MAC、目的MAC。

1、PC1访问PC2报文传递过程

1.1、PC1准备数据请求报文封装

由PC1向PC2发送数据报，可知此时的PC1已知以下参数：

数据请求报文源IP：192.168.1.1       目的IP：192.168.1.2
源MAC：0A:D0:CB:22:02:01 目的MAC：UNKOWN       
PC1此时需要得到一个目的MAC地址，才可以组装出到PC2的报文。

1.2、PC1准备ARP请求报文

报文的传递可分为二层传输和三层传输，PC1通过分析自己的CIDR，得出PC2与自己存在同一网段下，而同一网段可以直接通过二层传输，即目的MAC地址直接指向PC2。
为了获取PC2的MAC地址，PC1组装ARP请求报文发起ARP广播：

ARP请求报文发送者IP：192.168.1.1       目标IP：192.168.1.2         
发送者MAC：0A:D0:CB:22:02:01目标MAC：FF:FF:FF:FF:FF:FF
PC1的ARP广播包通过通过交换机LSW1时，交换机会向所有UP状态的端口泛洪，PC2会收到这个广播包。

1.3、PC2准备ARP响应报文

PC2通过判断ARP广播包的目标IP地址是自己的IP地址，会通过单播的形式返回ARP响应包给PC1：

ARP响应报文发送者IP：192.168.1.2目标IP：192.168.1.1
发送者MAC：0A:D0:CB:22:02:02目标MAC：0A:D0:CB:22:02:01

PC2的ARP响应包经过交换机LSW1时，LSW1通过MAC地址表将此响应包发送给PC1，PC1此时得知PC2的MAC地址是54-89-98-A3-13-98。

1.4、PC1完成数据请求报文封装

此时PC1就可以组装并发送报文

数据请求报文源IP：192.168.1.1目的IP：192.168.1.2
源MAC：0A:D0:CB:22:02:01目的MAC：0A:D0:CB:22:02:02

报文经过LSW1时，LSW1通过MAC地址表，将报文转发至PC2，PC1向PC2的一次单向通信结束。

2、PC1访问PC3报文传递过程

2.1、PC1准备数据请求报文封装

由PC1发起到PC3的连接，可以判断，此时的PC1已知以下参数：

数据请求报文源IP：192.168.1.1目的IP：10.15.10.3
源MAC：0A:D0:CB:22:02:01目的MAC：UNKOWN
PC1此时需要得到一个目的MAC地址，满足四元组，才可以组装出报文。

报文的传递可分为二层传输和三层传输，PC1通过分析自己的CIDR，得出PC3与自己不在同一网段下，而不同网段需要通过三层网关传输。

PC1已知网关IP地址为192.168.1.254，PC1与网关之间是通过二层通信即MAC地址通信，因此PC1需要得知网关的MAC地址，才可以将报文顺利发送给网关。

2.2、PC1准备获取网关MAC地址的ARP请求报文

为了获取网关的MAC地址，PC1需要发起ARP广播：

ARP请求报文发送者IP：192.168.1.1目标IP：192.168.1.254
发送者MAC：0A:D0:CB:22:02:01目标MAC：FF:FF:FF:FF:FF:FF

2.3、网关准备ARP响应报文

同样网关收到PC1的ARP广播后，会单播回复ARP响应包给PC1：

ARP回复报文发送者IP：192.168.1.254目标IP：192.168.1.1
发送者MAC：0A:D0:CB:22:02:54目标MAC：0A:D0:CB:22:02:01

2.4、PC1组装并发送到网关下一跳的报文

此时PC1就可以组装并发送数据报文：

数据请求报文源IP：192.168.1.1目的IP：10.15.10.3
源MAC：0A:D0:CB:22:02:01 目的MAC：0A:D0:CB:22:02:54
注意：此时报文的目的MAC地址指向的是网关的MAC地址。

报文经过LSW1时，LSW1通过MAC地址表，将报文转发至网关，网关此时会关注报文中的目的IP这个参数。

2.5、网关组装发送到目标IP的报文

网关通过分析自己的CIDR，得出PC3与自己在同一个网段，即直连路由，可以通过二层直接转发至PC3。
此时网关需要将PC1的报文中源MAC地址及目的MAC地址修改，即：

数据请求报文源IP：192.168.1.1 目的IP：10.15.10.3
源MAC：0A:D0:CB:11:02:54 目的MAC：UNKOWN

2.6、网关准备获取PC3的MAC地址的ARP请求报文

源MAC 0A:D0:CB:11:02:54，为网关直连PC3接口的MAC地址，报文通过这个接口发出。由于PC3的MAC地址未知，网关会通过ARP广播查找PC3的MAC地址：

ARP请求报文发送者IP：10.15.10.254目标IP：10.15.10.3
发送者MAC：0A:D0:CB:11:02:54目标MAC：FF:FF:FF:FF:FF:FF

同样PC3单播回复ARP响应给网关：

ARP响应报文发送者IP：10.15.10.3目标IP：10.15.10.254
发送者MAC：0A:D0:CB:11:02:03目标MAC：0A:D0:CB:11:02:54

2.7、网关组装到PC3的数据请求报文

此时网关就可以组装并发送报文：

数据请求报文源IP：192.168.1.1目的IP：10.15.10.3
源MAC：0A:D0:CB:11:02:54目的MAC：0A:D0:CB:11:02:03

报文经过交换机LSW2，LSW2根据MAC地址表，将报文转发给PC3，PC1向PC3的一次单向通信结束。

3、小小小结语

数据报文在三层传输过程中，报文的MAC地址是不断变化的，报文的IP地址通常不变（除非经过NAT）。

4、报文的解封装简述

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