路由转发时以太帧的封装机制
以太网帧的封装实验
计算机科学与技术学院计算机网络实验实验报告实验项目以太网帧的封装实验实验日期2016/4/15一实验目的1.1观察以太网帧的封装格式。
1.2对比单播以太网帧和广播以太网帧的目标MAC地址。
二实验原理2.1以太网帧的格式（Ethernet V2）2.2以太网中目标MAC地址的三种类型单播地址：拥有单播地址的数据帧发送给唯一一个站点，该站点的MAC地址与帧中的目标MAC地址相同。
拥有单播地址的数据帧称为单播帧。
多播地址：拥有多播地址的帧将发送给网络中由组播地址指定的组站点。
拥有多播地址的数据帧称为多播帧。
广播地址：拥有广播地址的帧将发送给网络中所有的站点。
拥有广播地址的数据帧称为广播帧。
三实验要求3.1拓扑图3.2IP地址配置3.3对比单播以太网帧和广播以太网帧的目标MAC地址四实验步骤、结果（程序+注释+截图）及分析4.1观察单播以太网帧的封装4.1.1步骤一：准备工作打开软件，添加设备进行连接，按照实验要求配置PC的IP地址。
若此时交换机端口指示灯呈橙色，则单击主窗口右下角Realtime（实时）Simulation（模拟）模式切换按钮数次，直至交换机指示灯呈绿色。
此步骤可加速完成交换机的初始化。
4.1.2步骤二：捕获数据包进入Simulation（模拟）模式。
设置Event List Filters（事件列表过滤器）只显示ICMP事件。
单击Add Simple PDU(添加简单PDU)按钮，在拓扑图中添加PC0向PC2发送的数据包。
单击Auto Capture/Play(自动捕获/执行)按钮，捕获数据包。
当PC2发送的响应包返回PC0后通信结束，再次单击Auto Capture/Play按钮，停止数据包的捕获。
4.1.3步骤3：观察以太网帧的封装格式选择事件列表中的第二个数据包（即PC0到Switch0的数据包），单击其右端Info项中的色块。
注意弹出窗口顶端的窗口顶端的窗口信息—PDU Information at Device：Switch0，即当前查看的是交换机Switch0上的PDU信息。
以太帧封装格式
以太帧封装格式一、概述以太帧封装格式是以太网数据包的基本格式，它定义了数据包中各个字段的含义和顺序。
以太帧封装格式被广泛应用于局域网和广域网中，是网络通信中最常用的协议之一。
二、以太帧封装格式的组成以太帧封装格式由以下几个部分组成：1. 前导码：7字节的连续1（11111111）组成，用于同步接收端时钟。
2. 目标MAC地址：6字节，表示数据包要传输到的目标设备的MAC 地址。
3. 源MAC地址：6字节，表示发送数据包的设备的MAC地址。
4. 类型/长度字段：2字节，表示后面数据部分的类型或长度。
当值小于等于1500时，表示长度；当值大于1500时，表示类型。
5. 数据部分：46-1500字节之间。
6. CRC校验码：4字节，用于检查数据传输过程中是否出现错误。
三、各字段含义详解1. MAC地址：MAC地址是一个48位长的二进制数。
前24位为厂商识别码（OUI），后24位为该厂商所生产设备的唯一标识符。
在局域网中，每个设备都必须拥有唯一的MAC地址，以便于数据包的传输和接收。
2. 类型/长度字段：当类型字段为0800时，表示数据部分是IP数据报；当类型字段为0806时，表示数据部分是ARP请求或响应。
长度字段表示数据部分的长度，最大为1500字节。
3. 数据部分：数据部分是以太帧中实际要传输的信息。
根据不同的协议，数据部分可以包含不同的内容。
例如，在IP协议中，数据部分包含IP头和应用层协议的数据；在ARP协议中，数据部分包含ARP请求或响应信息。
四、以太帧封装格式与网络通信以太帧封装格式是网络通信中最常用的协议之一。
它被广泛应用于局域网和广域网中，可以实现设备之间的快速、可靠地通信。
在网络通信过程中，发送端将要传输的信息按照以太帧封装格式组织成一个完整的数据包，并通过物理层将其发送出去。
接收端接收到该数据包后，会按照相同的方式解析出其中各个字段，并进行相应处理。
五、总结以太帧封装格式是网络通信中最常用的协议之一。
1)路由器转发数据包时的封装过程是怎么样的
1）路由器转发数据包时的封装过程是怎么样的？主机 A 把数据发送给路由器 A 为第一次，根据下图写出 DA SA 以及IP 包头中的源地址和目标地址。
路由器A 发送数据给路由器B 为第二次，根据下图写出 DAP R ED AS ATypeHeaderDataC R CIP 包以太网帧SA 以及IP 包头中的源地址和目标地址。
路由器B 发送数据给主机B 为第三次，根据下图写出 DA SA 以及IP 包头中的源地址和目标地址。
2）路由器的启动过程请默写。
请写出A B C D EFG 分别是什么？以及甲乙丙各自的内容（英文）。
3)路由器启动的判断过程，请写出A B C D E F 分别是什么！标准格式请参考PPT 和教材P R E D A S A Type Header Data CR CIP 包以太网帧P R E D A S A Type Header Data CR CIP 包以太网帧4）为Cisco 2600路由器配置密码，密码为123456配置控制台密码：router(config)#router((config_line)#router((config_line)#配置特权模式密码：router(config)#配置加密保存的密码：router(config)#对所有密码加密：teacher(config)#5）如下图所示，在A上配置了以下两条路由，哪条路由在查找10.1.1.1 时起作用呢？ip route 10.0.0.0 255.0.0.0 192.168.2.1 ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.2.16）路由器与交换机之间的单臂路由的配置！请写出路由器它的配置。
192.168.2.110.1.1.1B192.168.2.2AB。
ip数据包经由路由转发的时候源ip，目的ip是否改变
ip数据包经由路由转发的时候源ip，⽬的ip是否改变ip数据包经由路由转发的时候源ip，⽬的ip是否改变？最近⾯试⽹络⽅⾯的经常问到这个问题，答案是不能改变的，除⾮做了nat转换才能改变。
不过mac地址是变化的，因为发送端开始不知道⽬的主机的mac地址，所以每经过⼀个路由器mac地址是变化的。
⽬的mac地址是如何得到的？TCP/IP⾥⾯是⽤的ARP协议。
⽐如新建了⼀个内⽹，如果⼀台机器A找机器B，封装FRAME时（OSI的第⼆层⽤的数据格式），要封装对⽅的MAC，开始时A不知道B的MAC，只知道IP，它就发⼀个ARP包，源IP是⾃⼰的，⽬的IP是B的，源MAC是⾃⼰的，⽬的MAC是⼴播的。
然后这个请求包在内⽹内被⼴播，当其他机器接到这个包时，⽤⽬的IP和⾃⼰的IP⽐较，不是的话就丢弃。
B接到时，发现IP与⾃⼰的⼀样，就答应这个包的请求，把⾃⼰的MAC送给A。
如果B是其他⼦⽹的机器，那么路由器会判断出B是其他⼦⽹，然后路由器把⾃⼰的MAC 返回给A，A以后再给B发包时，⽬的MAC封装的是路由器的。
路由转发过程：当主机A发向主机B的数据流在⽹络层封装成IP数据包，IP数据包的⾸部包含了源地址和⽬标地址。
主机A会⽤本机配置的24位IP⽹络掩码255.255.255.0与⽬标地址进⾏与运算，得出⽬标⽹络地址与本机的⽹络地址是不是在同⼀个⽹段中。
如果不是将IP数据包转发到⽹关。
在发往⽹关前主机A还会通过ARP的请求获得默认⽹关的MAC地址。
在主机A数据链路层IP数据包封装成以太⽹数据帧，然后才发住到⽹关……也就是路由器上的⼀个端⼝。
当⽹关路由器接收到以太⽹数据帧时，发现数据帧中的⽬标MAC地址是⾃⼰的某⼀个端⼝的物理地址，这时路由器会把以太⽹数据帧的封装去掉。
路由器认为这个IP数据包是要通过⾃⼰进⾏转发，接着它就在匹配路由表。
匹配到路由项后，它就将包发往下⼀条地址。
路由器转发数据包就是这样，所以它始终是不会改IP地址的。
路由器的转发原理
路由器的转发原理
路由器是一种用于转发数据包的网络设备。
它能够将来自局域网内部的数据包转发给目标网络，使数据包能够正确到达目标设备或网络。
路由器的转发原理基于IP地址，它根据每个数据包中的目标IP地址决定如何转发。
在转发数据包之前，路由器会首先进行数据包的解析，并查找路由表。
路由表是路由器内部存储的一张记录着不同目标网络及相应下一跳网关的表格。
路由表中的记录包括目标网络的IP地址范围及对应的下一跳网关的IP地址。
当路由器接收到一个数据包时，路由器会根据数据包中的目标IP地址和自身的路由表进行匹配。
如果目标IP地址在路由表中存在匹配记录，路由器就会将数据包发送给相应的下一跳网关。
这个下一跳网关就是能够接收到数据包并继续进行转发的设备。
如果找不到匹配记录，路由器可能会根据默认路由表转发数据包，或者直接丢弃数据包。
在进行数据包转发时，路由器还需要进行一系列的操作，如修改目标MAC地址、重新封装数据包等。
这些操作都是为了确保数据包能够正确到达目标设备。
总结起来，路由器的转发原理是基于IP地址的匹配和路由表的查询。
它通过查找路由表中的记录，选择合适的下一跳网关来转发数据包，从而实现数据包的正确传输。
以太帧及IP相关报文分析
以太帧及IP相关报文分析以太帧（Ethernet Frame）和IP（Internet Protocol）相关报文是计算机网络中最基础且重要的数据传输单位。
本文将从以下几个方面对以太帧和IP报文进行分析。
一、以太帧以太帧是以太网中数据传输的基本单位，由目的MAC地址、源MAC地址、以太类型/长度、数据字段和帧校验序列构成。
1.目的MAC地址和源MAC地址：2.以太类型/长度：以太类型字段用于指示以太帧中封装的数据的协议类型，例如IP协议、ARP协议等。
当以太类型字段的值为小于或等于1500时，这个值表示数据字段的长度，即以太帧中封装的数据长度；当以太类型字段的值大于1500时，这个字段被称为以太类型，表示封装的数据是什么类型的协议。
3.数据字段：数据字段是以太帧中封装的实际数据，如IP报文、ARP报文等。
数据字段的长度可变，具体长度由以太类型字段指示。
4.帧校验序列：帧校验序列用于检验以太帧在传输过程中是否出现错误。
发送端在发送数据前会计算校验和，并将校验和值附加到帧的最后。
接收端在接收到数据后也会进行计算，如果计算结果与接收到的校验和不一致，则表明数据在传输过程中发生了错误。
二、IP报文IP报文是基于IP协议进行数据传输的基本单位，由IP头部和数据部分构成。
1.IP头部：IP头部包含了多个字段，用于指示数据传输的相关信息。
-版本：指示IP协议的版本，通常为IPv4或IPv6-首部长度：指示IP头部的长度，以32位字长为单位。
-区分服务：指示数据传输的优先级和服务质量要求。
-总长度：指示IP报文的总长度，包括IP头部和数据部分的长度。
-标识、标记和片偏移：用于支持IP分片，当数据包过大时，可以进行分片以适应网络传输。
-生存时间（TTL）：表示IP报文在网络中可以经过的最大路由器跳数。
-协议：指示IP报文的上层协议类型，如TCP、UDP等。
-校验和：用于检验IP头部在传输过程中是否出现错误。
-源IP地址和目的IP地址：指示IP报文的源地址和目的地址。
计算机网络以太帧
计算机网络以太帧1. 简介以太网是一种常用的局域网技术，其通信基本单位是以太帧（Ethernet Frame）。
以太帧是数据链路层中用于在网络中传输数据的基本单元。
本文将详细介绍以太帧的结构、功能和处理过程。
2. 以太帧结构以太帧是由一系列字段组成的数据包，通常包括以下几个部分：2.1 帧前导码帧前导码是一个固定的字段，由7个字节构成。
它的作用是在数据传输之前进行同步和定时，以确保接收方能正确解读数据。
帧前导码的内容为10101010。
2.2 目的MAC地址目的MAC地址是一个6个字节的字段，用于识别帧的接收方。
每个网络设备都有一个唯一的MAC地址，用于标识其在网络中的位置。
2.3 源MAC地址源MAC地址是一个6个字节的字段，用于识别帧的发送方。
与目的MAC地址类似，源MAC地址也是设备的唯一标识符。
2.4 类型/长度字段类型/长度字段用于指示数据字段的类型或长度。
它可以表示以太网上使用的协议类型，如IP、ARP等，或者表示数据字段的长度。
2.5 数据字段数据字段包含实际传输的数据。
它的长度可以根据类型/长度字段的指示进行变化。
2.6 帧校验序列帧校验序列是一个4字节的字段，用于检测帧在传输过程中是否发生了错误。
接收方会根据帧的内容计算校验序列，并与接收到的校验序列进行比较，以确认接收到的帧是否正确。
3. 以太帧的工作流程了解以太帧的工作流程对理解其在计算机网络中的作用非常重要。
下面是以太帧的基本工作流程：3.1 数据封装在发送端，数据从应用层逐层向下传输，最终被封装成以太帧。
数据会按照特定的格式组织，然后与目的MAC地址、源MAC地址等信息一起构建帧。
3.2 帧传输以太帧通过网络传输到目的地。
在传输过程中，帧会经过网络设备，如交换机、路由器等。
这些设备会根据目的MAC地址将帧转发到正确的接口，以确保帧能够到达正确的接收方。
3.3 帧解封在接收端，以太帧被接收到，并根据其结构进行解封。
接收方会根据目的MAC地址判断是否接收该帧，并提取数据字段中的数据。
以太网工作原理
以太网工作原理
以太网是一种常用的局域网通信技术，它基于CSMA/CD（载
波监听多路访问/冲突检测）的协议来实现多台计算机之间的
数据传输。
在以太网中，通信的数据被分割成称为帧的小块，并通过物理介质传输。
以太网的工作原理如下：
1. 帧的传输：以太网将要传输的数据分割成固定长度的帧。
每个帧包括帧起始符、目的地址、源地址、数据、校验和等字段。
帧的传输是通过物理介质（如双绞线、光纤等）进行的。
2. 帧的发送：发送数据的计算机将数据封装成帧，并通过物理介质发送。
在发送之前，计算机会监听物理介质上的信号，确保没有其他计算机正在发送数据。
3. 帧的接收：接收数据的计算机会监听物理介质上的信号，一旦检测到帧的起始信号，就开始接收数据。
计算机通过解析帧中的目的地址，判断是否是自己需要接收的数据。
4. 冲突检测：如果多台计算机同时发送数据，就会发生冲突。
以太网使用CSMA/CD协议来解决冲突。
当检测到冲突时，发送数据的计算机会停止发送，并根据一定的算法重新发送数据。
5. 重发机制：一旦发生冲突并成功解决，发送数据的计算机会进行重发，确保数据的完整性。
6. 碰撞域和广播域：以太网将网络划分为碰撞域和广播域。
碰撞域指的是一组可以相互影响和冲突的设备，而广播域指的是可以直接通信的设备。
通过交换机等网络设备能够扩展广播域。
总结来说，以太网利用CSMA/CD协议实现多台计算机之间的数据传输。
通过分割成帧、监听信号、冲突检测等机制，确保数据的传输效率和可靠性。
路由器转发数据包的工作原理
路由器转发数据包的工作原理
路由器是计算机网络中一种重要的设备，它负责将数据包从一个网络转发到另一个网络。
本文将从路由器的工作原理来探讨转发数据包的过程。
当数据包从一个网络发出时，它需要通过路由器转发到目标网络。
路由器接收到数据包后，会对数据包进行一些处理，然后将其转发到目标网络。
在这个过程中，路由器会根据目标网络的地址信息来确定数据包的下一个目的地。
在实际转发数据包的过程中，路由器还会对数据包进行一些修改。
比如，对于目标网络地址等信息不确定的数据包，路由器会将数据包的源地址和目标地址都设置为本身的地址，然后再将其转发到目标网络。
这样做可以保证数据包能够到达目标网络，同时也可以避免对其他网络的干扰。
另外，在数据包转发的过程中，路由器还会根据需要对数据包进行一些过滤。
比如，它可以对数据包中的某些字段进行匹配，根据设
定的规则来决定是否将数据包转发到目标网络。
这样，就可以保证数据包的安全性和完整性。
在实际应用中，路由器还可以根据需要进行一些优化，以提高数据包的转发效率。
比如，它可以使用一些技术来减少数据包的转发次数，或者对数据包进行一些缓存，以便在下一次转发数据包时能够更快地获取到数据。
总之，路由器转发数据包的工作原理非常复杂，需要经过多次的处理和修改才能完成数据包的转发。
通过对数据包的修改和优化，路由器可以保证数据包的安全性和完整性，并提高数据包的转发效率。
Etherent帧的封装和发送过程
计算机网络课程设计实验一帧封装实验目的：•编写程序，根据给出的原始数据，组装一个IEEE 802.3格式的帧（题目）默认的输入文件为二进制原始数据（文件名分别为input1和input2））。
•要求程序为命令行程序。
比如，可执行文件名为framer.exe，则命令行形式如下：EncapFramer inputfile outputfile，其中，inputfile为原始数据文件，outputfile为输出结果。
•输出:对应input1和input2得结果分别为output1和output2。
试验要求：•编写程序，根据给出的原始数据，组装一个IEEE 802.3格式的帧（题目）默认的输入文件为二进制原始数据（文件名分别为input1和input2））。
•要求程序为命令行程序。
比如，可执行文件名为framer.exe，则命令行形式如下：EncapFramer inputfile outputfile，其中，inputfile为原始数据文件，outputfile为输出结果。
输出:对应input1和input2得结果分别为output1和output2实验设计相关知识：帧：来源于串行线路上的通信。
其中，发送者在发送数据的前后各添加特殊的字符，使它们成为一个帧。
Ethernet从某种程度上可以被看作是机器之间的数据链路层连接。
按802.3标准的帧结构如下表所示（802.3标准的Ethernet帧结构由7部分组成）其中，帧数据字段的最小长度为46B。
如果帧的LLC数据少于46B，则应将数据字段填充至46B。
填充字符是任意的，不计入长度字段值中。
在校验字段中，使用的是CRC校验。
校验的围包括目的地址字段、源地址字段、长度字段、LLC数据字段。
循环冗余编码(CRC)是一种重要的线性分组码、编码和解码方法，具有简单、检错和纠错能力强等特点，在通信领域广泛地用于实现差错控制。
CRC 校验码的检错能力很强，不仅能检查出离散错误，还能检查出突发错误。
以太网协议封装格式
字号：大中小一、以太网链路层协议封装格式以太网数据在网络介质上传输需要遵循一定的机制，其中CSMA/CD介质访问控制机制约定了以太网在传输数据时，两帧之间需要等待一个帧间隙时间（IFG或IPG），为以太网接口提供了帧接收之间的恢复时间，该恢复时间最小值为传输96bit所花费的时间，对于10M线路，该时间为9.6uS，100M线路为960nS，1G的线路为96nS。
同时以太网数据帧在传输时还需要有7byte的前导字段和1byte的定界符。
因此以太网数据在传输过程中是由以下部分组成的：7byte（前导）＋1byte（定界符）＋以太网数据帧＋12byte（IPG）。
在全双工工作模式下，如果CSMA/CD介质访问控制机制发现传输冲突时，则会放弃当前帧发送，改为发送一个48比特的噪声帧。
其中以太网数据帧限制为最小长度为64byte，最大长度为1518byte，其格式为：6byte（目的MAC地址）＋6byte（源MAC地址）＋2byte（类型字段）＋数据字段＋4byte（FCS校验字段）。
其中帧类型字段标识其后的数据类型。
这里值得注意的是区分Ethernet II帧格式和802.3帧格式的不同，我们有时可能会混用了这两个术语。
Ethernet II帧是最常见的一种以太网帧格式，也是今天以太网的事实标准，由DEC，Intel和Xerox在1982年公布标准，Ethernet II可以支持TCP/IP，Novell IPX/SPX，Apple Talk Phase I等协议，其比较常见的类型字段为：0X0800（IP 帧），0X0806（ARP请求/应答帧），0X8035（PARP请求/应答帧），0X8137（Novell IPX），0X809b（Apple Talk）。
RFC 894定义了IP报文在Ethernet II上的封装格式。
802.3帧将Ethernet II帧头中的类型字段替换为帧长度字段（取值范围为0X0000-0X05dc，不包括CRC检验码），因此对于接收到的帧，如果类型字段取值范围为0X0000－0X05dc，则可以判断其为802.3帧，而非Ethernet II帧。
IP协议研究Internet协议的数据分组封装与路由转发
IP协议研究Internet协议的数据分组封装与路由转发IP协议研究：Internet协议的数据分组封装与路由转发在当前的信息时代，互联网已成为人们生活中不可或缺的一部分。
而要实现网络连接和数据传输，IP协议作为互联网的核心协议，起到了至关重要的作用。
本文将对IP协议的数据分组封装与路由转发进行深入研究，并探索其工作原理以及相关的技术应用。
一、IP协议概述与数据分组封装IP（Internet Protocol）协议是互联网中最基础的网络层协议，负责将数据从源主机传送到目的主机。
它的主要功能是实现数据包的路由选择和转发。
在进行数据传输时，IP协议将数据按照一定大小的分组进行封装，并在分组中添加必要的控制信息，以便于进行传输和路由选择。
1. 分组封装数据在传输前需要被封装为一定大小的数据分组。
IP协议将数据分组按照源主机和目的主机之间的传输路径进行划分，并为每个数据分组添加IP首部。
IP首部包含了源IP地址、目的IP地址、数据分组长度、分组标识等信息。
通过对数据分组的封装，IP协议能够实现对网络层数据的有效传输。
2. IP地址在IP协议中，每个主机和路由器都会被分配唯一的IP地址，以便进行网络通信。
IP地址由32位二进制数字组成，通常以点分十进制表示。
IP地址分为IPv4和IPv6两种版本，其中IPv4地址为32位，IPv6地址为128位。
通过IP地址，可以确保数据包在网络中的准确传送。
二、IP协议的路由转发IP协议的另一个重要功能是路由转发，它决定了数据包的传输路径。
路由器作为网络层设备，在IP协议中起到了至关重要的作用。
1. 路由表路由表是IP路由器用于决策数据包传输路径的重要数据结构。
它存储了目的IP地址与对应出口接口之间的映射关系。
当路由器接收到数据包时，会根据目的IP地址在路由表中查找相应的映射关系，并将数据包发送到对应的出口接口。
通过路由表的管理，IP协议能够实现数据包的准确路由转发。
2. 路由选择算法路由选择算法是指路由器根据路由表中的信息，选择最佳的传输路径将数据包发送到目的主机。
数据链路层原理：帧的封装与解封装过程
数据链路层原理：帧的封装与解封装过程数据链路层是OSI（开放系统互连）模型中的第二层，负责将物理层提供的比特流组织成逻辑帧，以便在相邻节点之间进行可靠的数据传输。
数据链路层的主要功能包括帧的封装和解封装。
帧的封装过程：数据帧的组织：数据链路层接收来自网络层的数据，将这些数据组织成数据帧。
帧通常包括以下字段：帧起始标志（Start of Frame）：表示帧的开始。
地址字段：目标地址和源地址，标识帧的发送和接收方。
控制字段：包含控制信息，如帧的类型、错误检测等。
数据字段：携带从网络层接收的数据。
帧检验序列（Frame Check Sequence，FCS）：用于错误检测的冗余校验码。
帧结束标志（End of Frame）：表示帧的结束。
帧的封装：数据链路层将组织好的数据帧传递给物理层，物理层将其转换为比特流，并通过物理介质发送到目标节点。
帧的解封装过程：比特流接收：目标节点的物理层接收比特流，将其传递给数据链路层。
帧的解封装：数据链路层从比特流中提取出一个完整的帧。
帧的解析：数据链路层解析帧，提取地址、控制、数据和校验等字段。
帧的检错：目标节点使用FCS等字段进行帧的错误检测，如果发现错误，则丢弃该帧。
数据传递：如果帧通过了检错，数据链路层将提取出的数据交付给上层的网络层。
帧的封装和解封装过程使得数据链路层能够在相邻节点之间可靠地传输数据。
此过程中的错误检测和纠错机制有助于确保数据的完整性。
IEEE 802系列标准中的以太网是一个常见的数据链路层协议，采用了这样的封装和解封装机制。
IP层转发分组的流程
IP层转发分组的流程1.IP数据包的封装：发送端主机将上层传来的数据封装成IP数据包。
封装过程包括：-IP首部添加：在数据传输之前，发送端主机在数据上方添加一个IP 首部，用来存储与该数据包相关的控制信息。
IP首部包括版本号、首部长度、服务类型、总长度、标识、分片偏移、生存时间（TTL）、协议、源IP地址和目标IP地址等字段。
-数据包分片（如果需要）：如果数据包的长度超过了网络的传输能力（MTU），则需要进行分片。
分片会生成多个IP数据包，每个数据包的长度都小于MTU，并带有相关的分片偏移，以便接收端能够正确地重组数据。
-填充校验和字段：对于IPv4的数据包，还要计算并填充数据包的校验和字段，以保证数据的完整性。
2.选择下一跳路由：发送端主机根据目标IP地址，使用本地路由表（或通过动态路由协议获取）来决定下一跳路由器。
本地路由表中包含了网络号、子网掩码和下一跳路由器的IP地址的对应关系。
3.查找目标IP地址的MAC地址：发送端主机首先检查本地的ARP缓存表，看是否已经存有目标IP地址对应的MAC地址。
如果没有，发送端主机发送ARP请求到本地局域网中的所有设备，以查找MAC地址与目标IP地址的对应关系。
4.ARP学习：如果目标IP地址的MAC地址还没有被记录在ARP缓存表中，则将其缓存在本地ARP缓存表中，以便以后的通信中使用。
5.封装数据包：发送端主机将数据包封装成以太网帧，以太网帧包括以太网首部、数据和尾部，其中源MAC地址和目标MAC地址分别为发送端主机和下一跳路由器对应的MAC地址。
6.发送数据包：通过数据链路层的物理介质将以太网帧发送给下一跳路由器。
数据包会在局域网中进行广播，由下一跳路由器接收并继续转发。
7.路由器转发决策：下一跳路由器收到数据包后，首先判断该数据包是否是目标主机所在网络的数据包，如果是，则直接将数据包转发给目标主机。
如果不是，则使用自身的路由表判断下一跳路由器，并重复步骤3~7进行数据包的转发。
帧中继工作原理
帧中继工作原理
帧中继是一种在计算机网络中用于转发数据的方法。
下面是其工作原理：
1. 数据封装：源主机将要发送的数据分为多个帧，并在每个帧的头部添加了源和目标主机的地址信息，以便于路由器进行正确的转发。
2. 帧的转发：源主机将封装好的帧发送给连接的路由器。
路由器在接收到帧后，根据目标主机的地址信息进行查找，并将帧转发给下一个路由器或目标主机。
3. 中继功能：在帧中继中，中继器（repeater）充当了重要的角色。
中继器负责接收来自一个端口的帧，然后再通过另外一个端口将其转发出去。
中继器只对物理信号进行放大和重新发送，不会检查帧的内容。
4. 增强信号：当中继器接收到一个帧时，它会将信号放大并重新发送，以确保信号在传输过程中不会衰减。
5. 支持多个设备：中继器通常具有多个端口，可以连接多个设备。
这使得网络中的多个设备能够共享相同的传输介质，并进行数据的交换。
总的来说，帧中继通过使用中继器来加强信号和转发帧，实现了数据在计算机网络中的传输。
它是一种简单的转发机制，没有对数据进行验证或处理，只负责信号的中继和帧的转发。
以太帧封装格式
以太帧封装格式介绍以太帧封装格式是计算机网络中常用的数据帧封装格式之一。
在以太网的通信中，数据被分割成固定大小的帧，每个帧包含了源地址、目的地址、帧类型等信息。
以太帧封装格式定义了帧中各部分的格式和排列，使得网络设备能够正确地解析和处理数据。
本文将深入探讨以太帧封装格式的结构和应用。
以太帧封装格式的结构以太帧封装格式包含了以下几个字段：1.前导码（Preamble）：一个7字节长的字段，用于同步接收方的时钟。
它由连续的0和1组成，以告知接收方数据的开始和结束。
2.目的地址（Destination Address）：一个6字节长的字段，指示了帧的接收目标。
3.源地址（Source Address）：一个6字节长的字段，指示了帧的发送源。
4.长度/类型（Length/Type）：一个2字节长的字段，用于指示数据部分的长度或类型。
5.数据（Data）：一个46-1500字节长的字段，用于携带实际数据。
6.填充（Pad）：为了满足最小帧长度而添加的填充数据。
7.帧校验序列（FCS）：一个4字节长的字段，用于检测帧中传输错误。
以太帧封装格式的传输流程以太帧封装格式在网络中的传输流程如下：1.发送方将待传输的数据根据以太帧封装格式进行封装，包括设置目的地址、源地址、长度/类型等字段的值。
2.发送方将封装好的帧通过物理介质发送给接收方。
3.接收方通过物理介质接收到帧后，根据以太帧封装格式进行解封，提取出目的地址、源地址、长度/类型等字段的值。
4.接收方根据解封得到的目的地址判断帧是否为自己的数据。
若是，则继续处理；否则，丢弃该帧。
5.接收方根据解封得到的长度/类型字段的值，将数据部分提取出来，进一步处理。
6.接收方进行数据处理后，可以进行相应的响应操作，如生成应答帧等。
7.接收方根据以太帧封装格式，将响应数据封装成帧，发送给发送方。
以太帧封装格式的应用场景以太帧封装格式在计算机网络中有着广泛的应用，特别是在以太网中。
路由器转发原理
路由器转发原理路由器是连接不同网络的设备，它能够将数据包从一个网络传输到另一个网络。
路由器的转发原理是其工作的核心，下面我们来详细了解一下路由器的转发原理。
首先，路由器通过查找路由表来确定数据包的传输路径。
路由表中存储了不同网络的地址信息以及与这些网络相连的接口信息。
当接收到一个数据包时，路由器会根据数据包中的目标地址，在路由表中查找相应的路径信息，然后决定将数据包从哪个接口发送出去。
其次，路由器还会进行数据包的转发决策。
在确定了数据包的传输路径之后，路由器需要根据当前网络的拥堵情况、链路状态等因素来做出是否转发数据包的决策。
这就需要路由器具备一定的智能和算法来进行数据包的转发控制，以保证网络的正常运行和数据的高效传输。
另外，路由器还会进行数据包的封装和解封装操作。
当一个数据包从一个网络传输到另一个网络时，路由器需要对数据包进行封装操作，即在数据包的头部添加目标网络的地址信息等内容。
而在接收到数据包时，路由器则需要对数据包进行解封装操作，将目标网络的地址信息解析出来，以便进行正确的转发操作。
此外，路由器还会进行数据包的差错检测和纠正。
在数据包传输过程中，可能会出现数据丢失、损坏等情况，路由器需要对接收到的数据包进行差错检测，并进行相应的纠正操作，以保证数据的完整性和准确性。
最后，路由器还会进行数据包的优先级处理。
在网络传输中，有些数据包可能具有更高的优先级，比如实时音视频数据等，路由器需要对这些数据包进行优先处理，以保证其能够在网络中得到及时传输，从而保证网络的稳定性和用户体验。
总结一下，路由器的转发原理涉及到路由表的查找、数据包的转发决策、数据包的封装和解封装、差错检测和纠正以及数据包的优先级处理等内容。
通过对这些内容的深入了解，我们可以更好地理解路由器的工作原理，从而更好地应用和管理网络设备，保证网络的正常运行和数据的高效传输。
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交换功能是指路由器在一个接口接收数据包并将其从另一个接口转发出去的过程。
交换功能的重要责任是将数据包封装成适用于传出数据链路的正确数据帧类型。
对于从一个网络传入，以另一个网络为目的地的数据包，路由器会进行哪些处理？路由器主要执行以下三个步骤：
1. 通过删除第 2 层帧头和帧尾来解封第 3 层数据包。
2. 检查 IP 数据包的目的 IP 地址以便从路由表中选择最佳路径。
3. 将第 3 层数据包封装成新的第 2 层帧，并将该帧从送出接口转发出去。
在第 3 层 IP 数据包从一台路由器转发到下一台路由器的过程中，除生存时间 (TTL) 字段发生变化外，该 IP 数据包的其它字段均保持不变。
当路由器收到一个 IP 数据包时，它会将该数据包的TTL 减一。
如果减一后得到的TTL 值为零，则路由器将丢弃该数据包。
TTL 用于防止 IP 数据包由于路由环路或网络中其它异常状况而在网络上永无休止地传输。
由于 IP 数据包是解封自第 2 层帧并再次封装成新的第 2 层帧，所以数据链路目的地址和源地址将随数据包从一台路由器转发到下一台路由器而不断发生变化。
第 2 层数据链路源地址代表出站接口的第 2 层地址。
第 2 层目的地址代表下一跳路由器的第 2 层地址。
如果下一跳是最终目的设备，则第 2 层目的地址将是该设备的第 2 层地址。
数据包很有可能会被封装成与收到时不同的另一种第 2 层帧。
例如，路由器从快速以太网接口上收到封装为以太网帧格式的数据包，然后将其封装成 PPP 帧格式通过串行接口转发出去。
请记住，在数据包从源设备到最终目的设备的传输过程中，第 3 层 IP 地址始终不会发生变化。
但是，随着每台路由器不断将数据包解封、然后又重新封装成新数据帧，该数据包的第 2 层数据链路地址在每一跳都会发生变化。
数据包从源到目的地的传输过程
步骤 1：PC1 需要向 PC2 发送一个数据包
PC1 将 IP 数据包封装成以太网帧，并将其目的 MAC 地址设为 R1FastEthernet 0/0 接口
的 MAC 地址。
PC1 是如何确定应该将数据包转发至 R1 而不是直接发往 PC2？这是因为 PC1 发现源 IP 地址和目的 IP 地址位于不同的网络上。
PC1 通过对自己的 IP 地址和子网掩码执行 AND 运算，从而了解自身所在的网络。
同样，PC1 也对数据包的目的 IP 地址和自己的子网掩码执行 AND 运算。
如果两次运算结果一致，则 PC1 知道目的 IP 地址处于本地网络中，无需将数据包转发到默认网关（路由器）。
如果 AND 运算的结果是不同的网络地址，则 PC1 知道目的 IP 地址不在本地网络中，因而需要将数据包转发到默认网关（路由器）。
注：如果数据包目的 IP 地址与 PC1 子网掩码进行 AND 运算后，所得到的结果并非 PC1 计算得出的自己所在的网络地址，该结果也未必就是实际的远程网络地址。
在PC1 看来，只有当掩码和网络地址相同时，目的 IP 地址才属于本地网络。
远程网络可能使用不同的掩码。
如果目的 IP 地址经过运算后得到的网络地址不同于本地网络地址，则 PC1 无法知道实际的远程网络地址，它只知道该地址不在本地网络上。
PC1 如何确定默认网关（路由器 R1）的 MAC 地址？PC1 会在其 ARP 表中查找默认网关的 IP 地址及其关联的 MAC 地址。
如果该条目不存在于 ARP 表中会发生什么情况？PC1 会发出一个 ARP 请求，然后路由器 R1 作出 ARP 回复。
步骤 2：路由器 R1 收到以太网帧
1. 路由器 R1 检查目的 MAC 地址，在本例中它是接收接口 FastEthernet 0/0 的 MAC 地址。
因此，R1 将该帧复制到缓冲区中。
2. R1 看到“以太网类型”字段的值为 0x800，这表示该以太网帧的数据部分包含 IP 数据包。
3. R1 解封以太网帧。
4. 由于数据包的目的 IP 地址与路由器 R1 的所有直连网络均不匹配，R1 将求助于路由表来确定数据包的路由方式。
R1 搜索路由表中的条目，看看其中是否存在网络地址和子网掩码的组合能否构成目的IP 地址所在的网络。
在本例中，路由表存在192.168.4.0/24 网络的路由条目。
数据包的目的 IP 地址为192.168.4.10，这是该网络中的主机 IP 地址。
R1 到 192.168.4.0/24 网络的路由的下一跳 IP 地址为192.168.2.2，送出接口为FastEthernet 0/1。
这表示 IP 数据包将封装到一个新的以太网帧中，其目的 MAC 地址为下一跳路由器的 IP 地址对应的 MAC 地址。
由于送出接口连接的是以太网，R1 必须将下一跳 IP 地址解析为目的 MAC 地址。
5. R1 在其 FastEthernet 0/1 接口的 ARP 缓冲区中查找下一跳 IP 地址 192.168.2.2。
如果该条目不在 ARP 缓冲区中，R1 会从 FastEthernet 0/1 接口发出一个 ARP 请求。
R2 以 ARP 回复应答。
收到 ARP 回复后，R1 便使用192.168.2.2 条目及相关 MAC 地址更新其 ARP 缓冲区。
6. IP 数据包被封装到新的以太网帧中，并从 R1 的 FastEthernet0/1 接口发出。
步骤 3：数据包到达路由器 R2
1. 路由器 R2 检查目的 MAC 地址，在本例中它是接收接口 FastEthernet 0/0 的 MAC 地址。
因此，R1 将该帧复制到缓冲区中。
2. R2 看到“以太网类型”字段的值为 0x800，这表示该以太网帧的数据部分包含 IP 数据包。
3. R2 解封以太网帧。
4. 由于数据包的目的 IP 地址与路由器 R2 的所有接口地址均不匹配，R2 将查询其路由表来确定数据包的路由方式。
R2 使用与 R1 相同的过程在路由表中搜索数据包的目的 IP 地址。
R2 的路由表中有到 192.168.4.0/24 的路由，下一跳 IP 地址为192.168.3.2 且送出接口
为 Serial0/0/0。
因为送出接口不是以太网，所以 R2 不需要将下一跳的 IP 地址解析为目的 MAC 地址。
当接口为点对点串行连接时，R2将 IP 数据包封装成适合送出接口（HDLC、PPP 等）使用的数据链路帧格式。
在此情况下，第 2 层封装为 PPP；因此，数据链路目的地址将设置为广播地址。
请记住，串行接口没有 MAC 地址。
5. IP 数据包封装成新的数据链路帧 (PPP)，然后通过 serial0/0/0 送出接口发送出去。
步骤 4：数据包到达 R3
1. R3 接收并将数据链路 PPP 帧复制到缓冲区中。
2. R3 解封数据链路 PPP 帧。
3. R3 在路由表中搜索数据包的目的 IP 地址。
路由表的搜索结果显示，该地址所在的网络为 R3 的直连网络。
这表示该数据包可以直接发往目的设备，不需要将其发往另一台路由器。
因为送出接口是直连的以太网，所以 R3 需要将数据包的目的 IP 地址解析为目的 MAC 地址。
4. R3 在其 ARP 缓存中搜索数据包的目的 IP地址192.168.4.10。
如果该条目不在 ARP 缓冲区中，R3 会从 FastEthernet 0/0 接口发出一个 ARP 请求。
PC2 用其自身的 MAC 地址回复 ARP 应答。
R3 用条目 192.168.4.10 及 ARP 应答中返回的MAC 更新其 ARP 缓存。
5. IP 数据包被封装到新的数据链路（以太网）帧中，并从 R3 的 FastEthernet0/0 接口发出。
步骤 5：封装有 IP 数据包的以太网帧到达 PC2
1. PC2 检查目的 MAC 地址，发现该地址与接收接口的MAC 地址（PC2 的以太网网卡）匹配。
因此 PC2 将数据帧的剩余部分复制到缓冲区中。
2. PC2 看到“以太网类型”字段的值为 0x800，这表示该以太网帧的数据部分包含 IP 数据包。
3. PC2 解封以太网帧并将 IP 数据包传递至操作系统的 IP进程。