IP包通過的接力簡析

 

IP包的傳輸要通過路由器的接力。每一個主機和路由中都存有一個路由表(routing table)。路由表根據目的地的IP地址，規定了等待發送的IP包所應該走的路線。就好像下圖的路標，如果地址是“東京”，那么請轉左；如果地址是“悉尼”，那么請向右。

 

 

A real world routing table

 

比如我們從主機145.17生成發送到146.21的IP包：鋪開信紙，寫好信的開頭(剩下數據部分可以是TCP包，可以是UDP包，也可以是任意亂寫的字，我們暫時不關心)，注明目的地IP地址(199.165.146.21)和發出地IP地址(199.165.145.17)。主機145.17隨后參照自己的routing table，里面有三行記錄：

 

145.17 routing table (Genmask為子網掩碼,Iface用于說明使用哪個網卡接口)

 

Destination        Gateway             Genmask             Iface

 

199.165.145.0      0.0.0.0             255.255.255.0       eth0

 

0.0.0.0            199.165.145.17      0.0.0.0             eth0

 

這里有兩行記錄。

 

第一行表示，如果IP目的地是199.165.145.0這個網絡的主機，那么只需要自己在eth0上的網卡直接傳送(“本地社區”：直接送達)，不需要前往router(Gateway 0.0.0.0 = “本地送信”)。

 

第二行表示所有不符合第一行的IP目的地，都應該送往Gateway 199.165.145.17，也就是中間router接入在eth0的網卡IP地址(郵局在eth0的分支)。

 

我們的IP包目的地為199.165.146.21，不符合第一行，所以按照第二行，發送到中間的router。主機145.17會將IP包放入幀的payload，并在幀的頭部寫上199.165.145.17對應的MAC地址，這樣，就可以按照小喇叭中的方法在局域網中傳送了。

 

 

 

中間的router在收到IP包之后(實際上是收到以太協議的幀，然后從幀中的payload讀取IP包)，提取目的地IP地址，然后對照自己的routing table：

 

Destination        Gateway             Genmask             Iface

 

199.165.145.0      0.0.0.0             255.255.255.0       eth0

 

199.165.146.0      0.0.0.0             255.255.255.0       eth1

 

0.0.0.0            199.165.146.8       0.0.0.0             eth1

 

從前兩行我們看到，由于router橫跨eth0和eth1兩個網絡，它可以直接通過eth0和eth1上的網卡直接傳送IP包。

 

第三行表示，如果是前面兩行之外的IP地址，則需要通過eth1，送往199.165.146.8(右邊的router)。

 

我們的目的地符合第二行，所以將IP放入一個新的幀中，

 

在幀的頭部寫上199.165.146.21的MAC地址，直接發往主機146.21。

 

(在下，可以使用$route -n來查看routing table)

 

IP包可以進一步接力，到達更遠的主機。IP包從主機出發，根據沿途路由器的routing table指導，在router間接力。IP包最終到達某個router，這個router與目標主機位于一個局域網中，可以直接建立連接層的通信。最后，IP包被送到目標主機。這樣一個過程叫做routing(我們就叫IP包接力好了，路由這個詞實在是混合了太多的意思)。

整個過程中，IP包不斷被主機和路由封裝入幀(信封)并拆開，然后借助連接層，在局域網的各個NIC之間傳送幀。整個過程中，我們的IP包的內容保持完整，沒有發生變化。最終的效果是一個IP包從一個主機傳送到另一個主機。利用IP包，我們不需要去操心底層(比如連接層)發生了什么。