三层转发原理PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,新员工培养教材,三层基本转发原理,1,2024/11/21 周四,目录,网络层概述,三层转发常用名词,Q&A,三层基本转发原理,2,2024/11/21 周四,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,3,2024/11/21 周四,网络层的主要功能,1.,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.,流量控制,网络中多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.,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。,4,2024/11/21 周四,三层转发常用名词,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/IP,基础学习,5,2024/11/21 周四,ARP,ARP,，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,）,6,2024/11/21 周四,三层基本转发原理,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。,7,2024/11/21 周四,三层转发基本原理,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（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。,8,2024/11/21 周四,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 fib,IP,路由表,9,2024/11/21 周四,路由匹配最长匹配原则,路由表,3.3.0.0/16 1.1.1.1 E2/1,3.3.3.0/24 2.2.2.2 E3/1,3.3.3.3/32 6.2.2.2 E3/2,4.4.0.0/16 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”，抛弃,IP,路由表,10,2024/11/21 周四,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,IP,路由表,11,2024/11/21 周四,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 MAC,ffff-ffff-ffff,192.168.1.10,192.168.2.10,Router,17,2024/11/21 周四,具体转发流程如下：,Ge0/0,Ge0/1,192.168.1.10,192.168.1.1,192.168.21,192.168.2.10,PC1,PC2,4)Router,将,PC1,的,MAC,地址学习到自己的,ARP,表，,5)Router,（网关）,PC1,发出,ARP,应答报文；,MAC,地址,接口号,PC1.MAC,#,18,2024/11/21 周四,具体转发流程如下：,Ge0/0,Ge0/1,192.168.1.10,192.168.1.1,192.168.2.1,192.168.2.10,PC1,PC2,6)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,mac,7)PC1 Router网关）发出报文。,帧头,R_MAC,PC1_MAC,192.168.1.10,192.168.2.10,TCP,首部,DATA,19,2024/11/21 周四,具体转发流程如下：,Ge0/0,Ge0/1,192.168.1.10,192.168.1.1,192.168.2.1,192.168.2.10,PC1,PC2,8)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,R_MAC,PC1_MAC,192.168.1.10,192.168.2.10,TCP,首部,DATA,目的,ip,下一跳,出接口,20,2024/11/21 周四,具体转发流程如下：,Ge0/0,Ge0/1,192.168.1.10,192.168.1.1,192.168.2.1,192.168.2.10,PC1,PC2,10)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,PC2,11),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 MAC,ffff-ffff-ffff,192.168.1.10,192.168.2.10,21,2024/11/21 周四,具体转发流程如下：,Ge0/0,Ge0/1,192.168.1.10,192.168.1.1,192.168.2.1,192.168.2.10,PC1,PC2,12)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_MAC,192.168.2.10,R_MAC,192.168.1.10,22,2024/11/21 周四,具体转发流程如下：,Ge0/0,Ge0/1,192.168.1.10,192.168.1.1,192.168.2.1,192.168.2.10,PC1,PC2,14)PC2,向,Router,发送报文,23,2024/11/21 周四,具体转发流程如下：,Ge0/0,Ge0/1,192.168.1.10,192.168.1.1,192.168.2.1,192.168.2.10,PC1,PC2,15)Router,收到报文后，向,PC1,转发报文,24,2024/11/21 周四,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。,25,2024/11/21 周四,三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,地址和报文发出的端口信息之间的对应关系。路由表记录路由信息。,ARP,表服务于三层转发，主要记录于,IP,地址与,MAC,地址之间的对应关系。三层硬件转发表能够记录路由接口和,VLAN,的对应关系，以及下一跳的,MAC,地址和对应端口信息。其中，三层硬件转发表的所有信息均来源于,ARP,表和,MAC,地址表，当这两个表发生变化时，,IP FDB Table,也会随之变化。,26,2024/11/21 周四,谢 谢！,27,2024/11/21 周四,