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计算机网络 - 网络层-ip包头格式-路由器工作原理-路由器转发数据包封装过程-路由器实验_网络上传去包头

作者：菜鸟追梦旅行 | 2024-02-16 01:53:05

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网络上传去包头

目录

1.  ip地址汇总

2. 路由器实验(一)

3.  ip包头的格式

3.0  tcpdump抓包工具

3.1  -i选项 ： 指定网卡接口 interface

3.2  -v选项：更详细的信息

3.3  -p 指定协议，icmp，arp

4.  路由（route）

4.1  路由器（router） 

4.2  路由器工作原理

4.3  路由器转发数据包封装过程

4.4  路由表

4.5  路由的类型：

4.5.1  直连路由（优先级最高）

4.5.2  静态路由：

4.5.3  默认路由

4.6  路由器实验（二）：

4.7  核心路由器实验

4.7.1  ping不通的情况如何排查：

1.  ip地址汇总

将小网汇总为大网。

汇总后的地址：172.16.0.0/21 10101100.00010000.00000（看相同部分）

ip路由汇总

R1是核心路由，能到任何网段去

R1要添加八条路由，如果进行路由汇总就只用添加三条

###################################

路由器一个接口配置一个ip地址，一个接口对应一个网段

交换机的接口不需要配置ip地址

网关：局域网连接路由器的LAN口地址

WAN口是用来连接广域网的

192.168.100.1/32 表示192.168.100.1这个ip地址是一个网段

###################################

2. 路由器实验(一)

网络拓扑图：

pc0 ping pc1

当不填网关时：

对于相同网段的网关，可以ping通

如果要实现跨网段通信就不可以ping通

没有填写网关一般是不可以上网的

没有填写dns服务器，不能打开网页，需要域名解析

###################################

3.  ip包头的格式

TTL（time to live）：生命周期字段，经过一个路由器·值减1，为0时，数据包丢弃，为了防止一个数据包在网络中无限的循环下去

协议号：协议字段，用来标识封装的上层数据数UDP还是TCP，UDP是17，TCp是6

windows抓包工具：科来

linux抓包工具：tcpdump

host ： 根据ip抓包

net：根据网段抓包

port：根据端口抓包

src：源（source）

dst：目的地（destination）

###################################

3.0  tcpdump抓包工具

3.1  -i选项 ： 指定网卡接口 interface

tcpdump -i ens33 src host 183.57.50.225

  1. [root@localhost /]# tcpdump -i ens33 src host 192.168.44.1
  2. tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
  3. listening on ens33, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
  4. 17:29:49.295987 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 860069013, win 4104, length 0
  5. 17:29:49.350603 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 149, win 4104, length 0
  6. 17:29:49.396843 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 297, win 4103, length 0
  7. 17:29:49.442767 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 445, win 4103, length 0
  8. 17:29:49.488778 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 593, win 4102, length 0
  9. 17:29:49.536188 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 741, win 4101, length 0
  10. 17:29:49.582210 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 889, win 4101, length 0
  11. 17:29:49.626742 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 1037, win 4100, length 0
  12. 17:29:49.671927 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 1185, win 4106, length 0
  13. 17:29:49.718159 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 1333, win 4105, length 0
  14. 17:29:49.765310 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 1481, win 4105, length 0
  15. 17:29:49.811679 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 1629, win 4104, length 0
  16. 17:29:49.858292 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 1777, win 4103, length 0
  17. 17:29:49.905544 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 1925, win 4103, length 0
  18. 17:29:49.953183 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 2073, win 4102, length 0
  19. 17:29:49.999487 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 2221, win 4102, length 0
  20. 17:29:50.045257 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 2369, win 4101, length 0
  21. 17:29:50.092446 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 2517, win 4101, length 0
  22. 17:29:50.140600 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 2665, win 4106, length 0
  23. 17:29:50.188215 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 2813, win 4105, length 0
  24. 17:29:50.236324 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 2961, win 4105, length 0
  25. 17:29:50.280509 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 3109, win 4104, length 0
  26. 17:29:50.327396 IP 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], ack 3257, win 4103, length 0
  27. ^C
  28. 23 packets captured
  29. 24 packets received by filter
  30. 0 packets dropped by kernel

 ###################################

3.2  -v选项：更详细的信息

tcpdump -i ens33 dst host 183.57.50.225 -v

  1. [root@localhost /]# tcpdump -i ens33 src host 192.168.44.1 -v
  2. tcpdump: listening on ens33, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
  3. 17:32:37.864908 IP (tos 0x0, ttl 128, id 28194, offset 0, flags [DF], proto TCP (6), length 40)
  4. 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], cksum 0x3e45 (correct), ack 860091605, win 4100, length 0
  5. 17:32:37.876116 IP (tos 0x0, ttl 128, id 28195, offset 0, flags [DF], proto TCP (6), length 40)
  6. 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], cksum 0x3d1f (correct), ack 289, win 4106, length 0
  7. 17:32:37.922533 IP (tos 0x0, ttl 128, id 28196, offset 0, flags [DF], proto TCP (6), length 40)
  8. 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], cksum 0x3c24 (correct), ack 541, win 4105, length 0
  9. 17:32:37.962913 IP (tos 0x0, ttl 128, id 28197, offset 0, flags [DF], proto TCP (6), length 40)
  10. 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], cksum 0x3b29 (correct), ack 793, win 4104, length 0
  11. 17:32:38.006814 IP (tos 0x0, ttl 128, id 28198, offset 0, flags [DF], proto TCP (6), length 40)
  12. 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], cksum 0x3a2e (correct), ack 1045, win 4103, length 0
  13. 17:32:38.064547 IP (tos 0x0, ttl 128, id 28199, offset 0, flags [DF], proto TCP (6), length 40)
  14. 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], cksum 0x3933 (correct), ack 1297, win 4102, length 0
  15. 17:32:38.112833 IP (tos 0x0, ttl 128, id 28200, offset 0, flags [DF], proto TCP (6), length 40)
  16. 192.168.44.1.60929 > localhost.localdomain.ssh: Flags [.], cksum 0x3838 (correct), ack 1549, win 4101, length 0
  17. ^C
  18. 7 packets captured
  19. 8 packets received by filter
  20. 0 packets dropped by kernel

################################### 

3.3  -p 指定协议，icmp，arp

抓包的好处：

了解数据的封装，看是否到达

###################################

4.  路由（route）

跨越源主机到目标主机的一个互联网络来转发数据包的过程。

###################################

4.1  路由器（router） 

将数据从一个网络（网段）转发道另外一个网络（网段），并且在转发过程中选择最佳路径的设备。

###################################

4.2  路由器工作原理

主机1.1要发送数据到主机4.1，数据封装好了以后送到路由器A，路由器A收到数据包，查看数据包中的目的地址为4.1，然后就会查找路由表，找到以后就会从对应接口S0将数据包送到路由器B，路由器B接收到数据包就会查看数据包的目标地址，并查找路由表，找到对应网段和接口后就会从E0口出去送给主机4.1

如果查找路由表发现没有目的地址的话就会直接将包丢弃

###################################

4.3  路由器转发数据包封装过程

从网络层来讲，当数据刚刚封装好的时候，它的源ip地址是自己的，目的ip地址是对方的，从帧的层面来讲，它的源mac地址是自己的，因为是跨网段通信，目的mac地址是默认网关的mac地址，数据到了路由器A以后会查询路由表，发现要去往目的ip地址要从E1口送出来，于是数据从路由器A的E1口出来

这个时候源mac地址变成了E1口的mac地址，因为路由器A里面有一条静态路由，指定了下一跳的地址是路由器B的E1口，所以目的mac地址变成了路由器B的E1口的mac地址，数据从路由器A送到路由器B。（ip地址依旧没有变化）

到了路由器B以后，路由器把包拆开发现目的地址是192.168.2.2/24，查询路由表发现应该从E0口送出去，

于是源ip和目的ip依旧没有改变，但是源mac地址变成了E0口的mac地址，目的mac地址变成了目的ip的mac地址，数据送到HostB

在这个过程中，ip地址始终没有改变，但是mac地址一直在变化.

###################################

4.4  路由表

路由表中维护的路由条目的集合

路由器根据路由表做路径选择

路由表的形成

###################################

4.4.1  查看路由表

windows：

route print

linux：

ip route

###################################

4.5  路由的类型：

4.5.1  直连路由（优先级最高）

给端口配置ip地址，端口up状态（启用）

直连路由是自己产生的，不需要我们自己配置

静态路由：是人添加进去的

动态路由：是路由器自己学习的

默认路由：是特殊的静态路由

优先级：

直连路由>静态路由>动态路由>默认路由

非直连的网段，如果需要转发数据过去，就需要我们配置路由（静态或者动态）

哪些设备有路由表？

路由器

电脑

手机

三层交换机（需要配置ip地址）

防火墙（就是一台电脑，安装了安全软件，具有路由功能，vpn功能）可以对进出的数据进行检查

 ###################################

4.5.2  静态路由：

由管路员手工配置的，是单向的，缺乏灵活性

静态路由是单向的，只负责发，不负责回，回是对方的事情

ip route add 192.168.99.0/24 via 192.168.0.2 dev ens33

下一跳：192.168.0.2 --》对方路由器ip地址

192.168.99.0/24 目的网段 --》目的地

dev ens33 ： 从ens33这个接口出去

下一跳可以是自己的接口名字也可以是对方路由器ip地址

###################################

4.5.3  默认路由

当路由器在路由表中找不到目标网络的路由条目时，路由器把请求转发到默认路由接口

默认路由是特殊的静态路由，适合于末节网络，去任何地方都要走这条路由，

配置默认网关其实就是添加一条默认路由

路由器工作在网络层

根据路由表转发数据

路由选择

路由转发

交换机工作在数据链路层

根据mac地址表转发数据

###################################

4.6  路由器实验（二）：

网络拓扑图：

pc0 ping 192.168.100.254

如图所示pc0的默认网关是192.168.100.254.

所以pc0 ping 192.168.100.254是能够ping通的

##########################3

pc0 ping 192.168.20.1

pc0 ping 192.168.20.1 时候，首先会用子网掩码与ip地址进行与运算，判断两者是不同网段的，所以会将数据从默认网关送到路由器R1，路由器R1收到数据后发现是要到192.168.20.1 这个地址去，然后会查询路由表，路由表里面是有192.168.20.0/24这条直连路由的，所以数据能到达192.168.20.1这个接口，然后数据从192.168.20.1返回的时候又查路由表，发现是有192.168.100.0/24这条直连路由的，所以数据又可以回到pc0这台机器，

#########################

pc0 ping 192.168.20.2

pc0 ping 192.168.20.2 是ping不通的

因为数据从pc0送到192.168.20.1 这个端口时，192.168.20.1查路由表发现目的ip是到192.168.20.2这个地址去的，是子网掩码进行与运算，发现是相同网段的，可以通信，数据送到192.168.20.2这个地址的时候，数据返回的时候，目的ip地址变成了192.168.100.1，查询路由表发现没有这条路由，就会直接丢弃，不会响应，所以pc0 ping 192.168.20.2，数据可以送过去，但是回不来，所以 ping不通

如何让pc0 能ping通192.168.20.2？

可以在 路由器R2添加一条静态路由

Network ：表示目标网段

Mask：表示目标子网掩码

Next Hop 下一跳的地址是要将数据送到192.168.100.1这个地址去的下一步要去的地方，这里根据网络拓扑图可以看出，下一跳的地址是192.168.20.1

配置了静态路由以后，pc0就可以ping通192.168.20.2了

如何让pc0 ping通192.168.200.254和192.168.200.1？

在路由器R1添加一条静态路由

next Hop 为192.168.20.2

现在pc0就可以ping通这两个ip地址

总结：只要是跨网段通信，先查询自己的路由表

需要考虑送过去，还要考虑送回来，

静态路由是单向的。

###################################

4.7  核心路由器实验

先拿出一台路由器，然后给它增加NM-4E模块

网络拓扑图：

查看核心路由器的路由表

要想实现三台电脑之间通信，我们要给三台电脑连接的路由器添加三条默认路由

0.0.0.0 表示任意网段

Next Hop 给核心路由器

这样我们就添加了三条默认路由，要和哪个网段通信，都直接送到核心路由器。所以我们还要给核心路由器添加三条相对应的静态路由

查看路由表：

现在就可以实现三台电脑之间的通信

################################### 

4.7.1  ping不通的情况如何排查：

检查ip地址是否配置正确

检查路由表

分段排查

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