计网Lesson7 - 超网与路由概述

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一、构造超网

1 概念解析

  • 与划分子网相反,将网络号划出来几位作为主机号,这就是构造超网
  • 由上图分析可得,两个 I P IP IP 属于同一网段:192.168.0.0

2 路由聚合

  • R 2 R2 R2 的路由表如果一个一个存目标 I P IP IP 的话,对资源消耗极大,我们可以利用目标网络的共同点:最大公共前缀 ,对路由表进行路由聚合

判断网段

我们给路由器一个数据包,它怎么判断是发向那个网段的呢?

就如上图所示,若一个主机向 I P IP IP 为172.1.7.0发送数据,路由器收到这个 I P IP IP 后并不知道这个网段的子网掩码是多少,也就不清楚它的网段,那将如何是好呢?

  • 路由器拿到之后会将 I P IP IP 与自己的路由表的子网掩码进行&操作,然后看对应网段是否在路由表中。

3 实例演示

几个配置问题:

  • 路由器0:
    • Fa0/0:这个口的 I P IP IP 是 P C 0 PC0 PC0 的网关,所以两个 I P IP IP 应该在同一网段。
    • Fa1/0:这个口的 I P IP IP 是 P C 1 PC1 PC1 的网关,所以两个 I P IP IP 应该在同一网段。
  • 路由器1:
    • 同理。
  • 两路由器串口Se2/0
    • 串行接口( S e r i a l I n t e r f a c e Serial\ Interface Serial Interface),是区别于与以网卡为底层、用以太网接口的另一种组网方式 ,串口通常是点对点的交流,所以不需要区分不同设备,所以串口是没有 M A C MAC MAC 地址的! ,串口只有 I P IP IP 地址。
    • 这种组网方式多用于骨干网中,在家用网中不常见。
    • 图中的两路由通过串口直连,所以应该在同一网段。
  • 静态路由:
    • 路由器中的路由表分为:静态路由、动态路由。
      • 动态路由:由路由器系统自己处理记录,动态存储,存储时间不长。
      • 静态路由:由人为添加,存储时间长。
      • 动态路由一般不会自动路由聚合,但是静态路由我们可以手动路由聚合。

传输过程中的若干问题

包的问题

以 P C 0 PC0 PC0 为例:

  • 向 P C 1 PC1 PC1 发送数据:发送 A R P ARP ARP 包广播,然后再发送数据。
  • 向 P C 2 PC2 PC2 发送数据:发送 A R P ARP ARP 包广播,然后直接丢给网关,由网关在路由表中找到对应地址,然后输送到对应的网段路由上,再由路由广播 A R P ARP ARP 包拿到对应的 M A C MAC MAC 地址后再输送数据。

总的来说,输送逻辑是这样的:

  • 当主机需要向同一网段 的另一台主机发送数据时:
    • 首先检查 A R P ARP ARP(地址解析协议)表以找到目标主机的 M A C MAC MAC 地址。如果 A R P ARP ARP 表中没有相应的条目,主机会广播一个 A R P ARP ARP 请求包以获取目标主机的 M A C MAC MAC 地址。
  • 如果目标主机位于不同的网络 (或子网)中:
    • 发送主机会将数据包发送到配置的网关(或默认网关)。在这种情况下,主机会查找网关的 M A C MAC MAC 地址,而不是目标主机的 M A C MAC MAC 地址。这是因为在不同的网络之间进行通信需要路由器的帮助,而路由器通常是作为网关配置的。

所以说:数据包的链路层 M A C MAC MAC 地址的源地址和目的地址在传输过程中一直会变,但是 I P IP IP 的源与目的地址不变


传输时丢包的问题

从 P C 0 PC0 PC0 向 P C 2 PC2 PC2 传输分组时,首先解析出目标 I P IP IP 不在同一网段,此时广播 A R P ARP ARP 包拿到网关的 M A C MAC MAC 地址,此时数据包才刚刚构建好 ,然后向网关发送数据,网关查表把包发到对应网段的路由1上,但是此时路由1并不认识目的 I P IP IP 对应的 M A C MAC MAC 地址,这个包构建不了,所以会广播 A R P ARP ARP 拿到对应的 M A C MAC MAC ,此时却出问题了:停留在路由1上的数据包被丢弃了!

  • 为什么路由1会丢包?
    • 当路由器丢弃数据包时,这通常是因为它无法确定下一跳的MAC地址。如果ARP请求没有得到响应,路由器可能会选择丢弃数据包,以防止队列中的数据包过多。这是为了防止资源耗尽,因为每个数据包都需要一定的内存来存储。
    • 在广播一次拿到对应 M A C MAC MAC 地址后路由就会学习记忆到动态路由中,之后的包就不会再丢掉了,这也是为什么第一次ping某地址时第一次回应超时但是后续都有回应的原因。
      • 在接收到 A R P ARP ARP 请求之后,主机和路由都会对其进行缓存以便下次使用,这也就是为什么第一次的响应很慢,但是后续的响应较快。
  • 为什么 P C 0 PC0 PC0 广播时候不会丢包?
    • 主机和路由器在处理 A R P ARP ARP 请求时的行为可能会有所不同。
      • 当主机发送 A R P ARP ARP 请求时,如果没有立即收到响应,它通常会缓存该请求并等待一段时间。这是因为网络延迟或其他因素可能会导致 A R P ARP ARP 响应的延迟。因此,主机通常会等待一段时间以接收可能的 A R P ARP ARP 响应。
      • 然而,路由器在处理 A R P ARP ARP 请求时的行为可能会有所不同。当路由器收到一个数据包,它需要确定如何将该数据包转发到其目的地。如果路由器没有目标主机的 M A C MAC MAC 地址,它可能会发送一个 A R P ARP ARP 请求。然而,如果路由器没有立即收到 A R P ARP ARP 响应,它可能会选择丢弃该数据包。这是因为路由器通常处理大量的数据包,如果它们等待每一个 A R P ARP ARP 响应,可能会导致性能问题。

4 判断是子网还是超网



二、路由概述

1. 路由的作用

2. 多个网段进行联络

路由器用于骨干网中多个网段的数据传输。

3. 数据包的传输

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