计算机网络基础 (三)--- 网络层 -IP 协议的转发流程

文章内容概览



在上一篇文章中提到，计算机A在给计算机B发送数据的时候，数据的路径，可能是通过中型网络、*大型网络*、中型网络、*小型网络*，然后到达计算机B



现在把这条路径抽取出来



并且将其压平，可以看到计算机A通过中间的3个网络和路由器，将数据报文传输给了B



关于数据的转发过程，有一个概念叫：逐跳（hop-by-hop）。意思就是计算机A发送的报文是一跳一跳的来到计算机B的，网络1==》路由器1==》网络2==》路由器2==》网络3==》计算机B



路由表简介

在前边介绍数据链路层的时候，有提到过一个MAC地址表。它的工作流程如下：



路由表工作在网络层，它的工作流程其实是和MAC地址表差不多的。下图中左边为MAC地址表、右边为路由表。MAC地址表由两列组成，分别是MAC地址和*硬件接口*。路由表的重点部分也是由两列组成的，分别是目的IP地址和**下一跳IP地址**。计算机和路由器都拥有路由表



IP协议的转发流程

在最开始的时候，有提到下边这个网络拓扑。计算机A需要跨设备将数据传输给计算机C，仅有数据链路层是无法解决的，因此需要网络层。有了路由表和前边了解到的IP协议的内容，就可以实现跨设备的数据传输了



整个跨设备数据传输过程如下：



• A发出目的地为C的IP数据报，查询本地路由表发现下一跳为E

• A将数据报发送给E

• E查询本地路由表发现下一跳为F，将数据报发送给F

• F查询本地路由表发现目的地C，是和自己直接连接的，然后将数据报发送给C



上边是仅从网络层去看这整个数据传输的过程，下边结合数据链路层和网络层，看整个过程：



第一步：



• A发出目的地为C的IP数据报，查询路由表发现下一跳为E

• A将IP数据报交给数据链路层，并告知目的MAC地址是E

• 数据链路层填充源MAC地址A和*目的MAC地址E*

• 数据链路层通过物理层将数据发送给E



第二步：



• E的数据链路层接收到数据帧，把数据帧传输给网络层

• E查询路由表，发现下一跳为F

• E把数据交给数据链路层并告知目的MAC地址为F

• E的数据链路层封装数据帧并发送（此时源MAC地址和目的MAC地址就会发生变化，源MAC地址为E，目的MAC地址为F）



第三步：



• F的数据链路层接收到数据帧，把数据帧交给网络层

• F查询路由表，发现下一跳为C

• F把数据交给数据链路层，并告知目的MAC地址为C

• F的数据链路层封装数据帧并发送



从上边的整个过程中可以发现



• 数据帧每一跳的MAC地址都在变化（源MAC地址和目的MAC地址）

• IP数据报每一跳的IP地址始终不变



在快速变化的技术中寻找不变，才是一个技术人的核心竞争力。知行合一，理论结合实践