三层转发原理

1、 三层基本转发原理三层基本转发原理目录目录网络层概述网络层概述三层转发常用名词三层转发常用名词Q&AQ&A三层基本转发原理三层基本转发原理网络层概述 网络层的定义 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路层之间，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。应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层网络层的主要功能 1.1.路径选择路径选择 路径选择是指在通信子网中，源结点和中间结点为将报文分组传送到目的结点而对其后继结点的选择，这是网络层所要完成的主要功能之一。 2.2.流量控制流量控制 网络中多

2、个层次都存在流量控制问题，网络层的流量控制则对进入分组交换网的通信量加以一定的控制，以防因通信量过大造成通信子网性能下降。 3.3.网络连接与建立网络连接与建立 在面向连接服务中，网络连接是传输实体之间传送数据的逻辑的、贯穿通信子网的端-端通信通道。三层转发常用名词 IP协议 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协议的具体讲解见TCP

3、/IP 基础学习基础学习 ARP ARPARP，即地址解析协议，实现通过IP地址到物理地址的映射。 在以太网协议中规定，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，数据链路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 基础学习基础学习）三层基本转发原理 基本转发的概念 在数据通信网络中，设备之间的通信基本上是

4、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，网络中路由器、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。 三层转发基本原理 之前我们学习了二层转发，知道二层转发是一种基于OSI中的数据链路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？数据转发依靠的关键字不同 二层转发主要依靠MAC地址，而三层转发主要依靠IP地址。数据交换的范围不同 二层交换指在同一网段内的通信，三层交换指跨网段的通信。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

5、（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。路由是IP层转发的依据路由包括 目的网络/前缀长度 下一跳地址 出接口 查看路由表的命令 Show ip route Show fibIP路由表路由表路由匹配最长匹配原则路由表3.3.0.0/16 1.1.1.1 E2/13.3.3.0/24 2.2.2.2 E3/13.3.3.3/32 6.2.2.2 E3/24.4.0.0/16 4.4.4.4 E3/2目的地址=3.3.4.4目的地址=3.3.3.5目的地址=5.5.5.5从E2/1接口发向1.1.1.1从E3/1接口发向2.2.2.2“目的地不可达”，

6、抛弃IP路由表路由表根据路由产生的方式分 直连路由本地接口IP网段对应的路由优先级最高 静态路由手工配置的路由优先级较高 动态路由各种路由协议产生的路由优先级有高有低IPIP路由表路由表根据掩码长度分 网段路由目的地址是一个网段地址，前缀长度Router（网关）发出ARP请求报文；Sender MACffff-ffff-ffff192.168.1.10192.168.2.10Router具体转发流程如下： Ge0/0Ge0/1 192.168.1.10 192.168.1.1 192.168.2.1192.168.2.10PC1PC24) Router将PC1的MAC地址学习到自己的ARP表，

7、5) Router （网关）PC1发出ARP应答报文；MAC地址地址接口号接口号PC1.MAC#具体转发流程如下： Ge0/0Ge0/1 192.168.1.10 192.168.1.1 192.168.2.1192.168.2.10PC1PC26) 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mac7) PC1 Router （网关）发出报文。帧头帧头 R_MACR_MACPC1_MACPC1_MAC192192.168.1.168.1.1010 192192.168.2.168.2.1010TCPTCP首首部部DA

8、TADATA具体转发流程如下： Ge0/0Ge0/1 192.168.1.10 192.168.1.1 192.168.2.1192.168.2.10PC1PC28) 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）9) Router （网关） 检查自己的路由表（FIB），发现目的ip在自己的直连网段帧头帧头 R_MACR_MACPC1_MACPC1_MAC192192.168.1.168.1.1010 192192.168.2.168.2.1010TCPTCP首首部部DATADATA目的目的ip下一跳下一跳出接口出接口具体转发流程如下： Ge0/0Ge0

9、/1 192.168.1.10 192.168.1.1 192.168.2.1192.168.2.10PC1PC210)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PC211) 如果查ARP表没有得到与目的ip对应MAC，则重复（3）发arp请求Sender MACffff-ffff-ffff192.168.1.10192.168.2.10具体转发流程如下： Ge0/0Ge0/1 192.168.1.10 192.168.1.1 192.168.2.1192.168.2.10PC1PC212)

10、 PC2收到ARP广播报文，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。PC2_MAC192.168.2.10R_MAC192.168.1.10具体转发流程如下： Ge0/0Ge0/1 192.168.1.10 192.168.1.1 192.168.2.1192.168.2.10PC1PC214) PC2向Router发送报文具体转发流程如下： Ge0/0Ge0/1 192.168.1.10 192.168.1.1 192.168.2.1192.168.2.10PC1PC215) Router收到报文后，向PC1转发报文Q&A路由器/交换机是怎样判断一个报文是二层报文还是三层报文呢？ 从上面转发原理的讲述中，发现数据在转发的过程中源MAC和目的MAC地址是不断变化的。因此，当报文的目的MAC地址与网关的MAC地址相同时，该报文就为三层报文。三层转发是主要涉及的表项有哪些？这些表项的作用是什么？ 主要涉及的表项有：MAC地址表（FIB Table），路由表（Route Table），ARP表，三层硬件转发表（IP FDB Table）。 MAC地址表是二层转发引擎，主要记录MAC地址和