在互联网路由上需要帮助

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我在之前的文章中写过关于IPv4子网划分和路由的问题。 我没有谈论二层/三层互动,因为我被困在一家医院等待朋友的宝宝出生,我会继续在这里进行一下阐述。

当IP数据报被放到物理层(第1层)介质上时,作为第3层协议的IP被封装到第2层协议中。 地址parsing协议(ARP)有助于促进二层通信来封装主机之间的三层stream量。 (ARP可以被除IP以外的第3层协议和除了以太网以外的第2层协议使用,但就本例而言,我坚持使用IP over Ethernet。)

作为一个简单的例子,设想两台主机configuration了IP地址和子网掩码,这样两台主机都在同一个子网中。 这些主机连接到相同的以太网广播域。 这些主机可以通过以太网广播进行通信,但是这会使得广播媒体的使用效率低下(交换机将帧洪泛到所有的目的地,尽pipe依赖于以太网交换机,这也有点安全风险转发单播stream量作为安全机制是可笑的)。 以太网介质的最有效的使用将是每个主机通过寻址到另一个主机的单播媒体访问控制(MAC)地址的分组与另一个主机进行通信。 ARP允许主机“学习”对方MAC地址以促进这种单播通信。

  • 主机A:IP地址10.0.0.1/24,MAC地址00:01:de:ad:be:ef
  • 主机B:IP地址10.0.0.2/24,MAC地址00:01:0b:ad:f0:0d

主机A有一个数据报被传送到主机B.主机A查询其以前学习过的MAC到IP地址映射(称为ARP高速caching )的高速caching,并发现没有与数据报的目标地址(10.0.0.2)匹配的条目。 主机A发送一个发往以太网广播目的地地址(ff:ff:ff:ff:ff:ff)的ARP数据包,从本质上“询问”谁拥有分配的IP地址10.0.0.2? 由于这是一个广播数据包,因此以太网交换机将此帧洪泛到所有目的地。

主机B接收到这个数据包,检测到它自己的IP地址在这个广播ARP数据包的“目标协议地址”字段(“问题”)中,并且用一个ARP数据包进行响应,发送给主机A的MAC地址它从广播ARP请求中“学习”,从主机A的MAC地址发送),其自己的MAC地址被replace在ARP分组的“目标硬件地址”字段中。

主机A收到来自主机B的ARP响应。利用包含在响应中的信息,它具有足够的知识来将封装到以太网帧中的IP数据报定址到主机B的MAC地址。这导致来自主机的单播stream量A主持B.

为了防止每个数据报需要ARP交换,每个主机都维护一段时间内“学习”IP到MAC映射的caching。 caching通常具有最大可能的大小,并且映射的到期阻止了表的填充。 映射到期还允许主机与不同的MAC地址通信(可能由于更换networking接口卡或其他原因)。 典型的ARPcaching过期时间从一分钟到几分钟不等。

在由路由器分开的主机的情况下,ARP过程与上述过程相同,只是它发生在发送主机和将要发送分组以用于最终传送的路由器之间。 通常情况下,主机将默认网关的ARP(因为大多数主机没有configuration多个静态路由,而只有一个路由器到configuration的默认网关)。 一旦主机将IP到MAC映射为其默认网关,并将绑定到其他子网中的主机的IP数据报封装在寻址到默认网关路由器的MAC地址的以太网帧中。

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