04 路由表的IP分组传输过程

**解封装与目标IP提取：**剥离数据链路层帧头，提取目标IP地址（如192.168.1.5）。
路由表匹配： 最长前缀匹配（Longest Prefix Match）

选择子网掩码最长（即最精确）的条目。

例如，目标IP 192.168.1.5 可匹配：192.168.1.0/30、192.168.1.0/24，最终选择/30条目（掩码长度30 > 24）。
下一跳处理
直连网络：若下一跳为"-"（如192.168.1.0/24），直接通过出接口转发。

间接路由：若需中转（如192.168.1.0/30），将数据包发往下一跳IP地址。
数据包转发

封装新帧头 ：根据出接口类型（如以太网），通过ARP获取下一跳MAC地址，重新封装数据链路层帧头。
更新TTL与校验和：TTL值减1，重新计算IP头部校验和。
无匹配处理

若无匹配条目且无默认路由（0.0.0.0/0），丢弃数据包并返回ICMP"目标不可达"错误。

2.3、IP分组传输过程和数据包转发的区别

特征	IP分组传输过程	数据包转发过程
范围	全局性（跨多网络设备）	局部性（单台设备处理）
时间维度	从发送到接收的完整时间线	瞬时行为（纳秒级单次处理）
依赖关系	依赖所有中间节点的正确转发	仅依赖当前设备的路由表与接口状态
协议参与	涉及网络层、传输层甚至应用层	仅网络层（IP协议）

3、数据包的变化

3.1、拓扑结构

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(局域网A)                     (广域网)                     (局域网B)
      192.168.1.0/24                                               10.2.3.0/24
      ┌─────────┐             ┌─────────┐             ┌─────────┐
      │ 主机A   │             │ 路由器R1│─────────────│ 路由器R2│
      │ IP:192.168.1.10       │ LAN口:192.168.1.1     │ WAN口:203.0.113.2 │
      │ MAC:00:1A:2B:3C:4D:5E │ WAN口:203.0.113.1     │ LAN口:10.2.3.1    │
      └────┬────┘             └────┬────┘             └────┬────┘
           │                       │                       │
           │                       │                       │
      ┌────┴────┐             ┌────┴────┐             ┌────┴────┐
      │ 交换机  │             │ 光纤链路│             │ 交换机  │
      └─────────┘             └─────────┘             └─────────┘
                                                                  ┌─────────┐
                                                                  │ 主机B   │
                                                                  │ IP:10.2.3.5
                                                                  │ MAC:00:AA:BB:CC:DD:EE
                                                                  └─────────┘

3.2、传输过程详解（主机A → 主机B）

3.2.1、主机A发送数据

封装逻辑：

cpp 复制代码

以太网帧头            IP头部              TCP头部             应用数据
┌─────────────┬───────────────────┬───────────────────┬─────────────┐
| 目标MAC     | 源IP      目标IP  | 源端口    目标端口 | 实际载荷     |
| (R1-LAN口)  | 192.168.1.10      | 54321     80      | "Hello"     |
| 00:11:22:33:44:55              →10.2.3.5            |             |
└─────────────┴───────────────────┴───────────────────┴─────────────┘

3.2.2、路由器R1转发

地址转换：

cpp 复制代码

新以太网帧头          IP头部（保持不变）        TCP头部             应用数据
┌─────────────┬───────────────────┬───────────────────┬─────────────┐
| 目标MAC     | 源IP      目标IP  | 源端口    目标端口 | 实际载荷     |
| (R2-WAN口)  | 192.168.1.10      | 54321     80      | "Hello"     |
| 00:55:44:33:22:11              →10.2.3.5            |             |
└─────────────┴───────────────────┴───────────────────┴─────────────┘

3.2.3、路由器R2转发到主机B

最终封装：

cpp 复制代码

以太网帧头            IP头部（保持不变）        TCP头部             应用数据
┌─────────────┬───────────────────┬───────────────────┬─────────────┐
| 目标MAC     | 源IP      目标IP  | 源端口    目标端口 | 实际载荷     |
| (主机B)     | 192.168.1.10      | 54321     80      | "Hello"     |
| 00:AA:BB:CC:DD:EE             →10.2.3.5            |             |
└─────────────┴───────────────────┴───────────────────┴─────────────┘

3.3、地址变化对照表

传输阶段	源MAC	目标MAC	源IP	目标IP
主机A → R1	00:1A:2B:3C:4D:5E	00:11:22:33:44:55	192.168.1.10	10.2.3.5
R1 → R2	00:11:22:33:44:55	00:55:44:33:22:11	192.168.1.10	10.2.3.5
R2 → 主机B	00:AA:BB:CC:DD:EE	00:AA:BB:CC:DD:EE	192.168.1.10	10.2.3.5

通过这个结构可以清晰看到：MAC地址在每一跳链路层都会改变，而IP地址始终保持端到端一致性 （除非经过NAT）。这种设计实现了网络层的逻辑寻址与数据链路层的物理寻址解耦。

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