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第 3 层

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第 3 层

我知道我们有位于不同层的 MAC 地址和 IP 地址。

MAC 地址用于节点（交换机）之间的通信，而 IP 地址用于网络（路由器）

Mac 地址在数据包发送过程中会改变，但 ip 地址不会改变

假设我的 IP 是 192.168.1.10（来自我的本地网络）我们向公共 IP 发送请求，假设它是 10.98.9.3

  1. 我们向服务器发送一个 IP 数据包（源 IP - 192.168.1.10，目标 IP - 10.98.9.3）

  2. 它进入交换机，然后进入路由器，再通过几个路由器链进入不同的网络，最后到达目标 IP 为 10.98.9.3 的设备。

  3. 然后服务器应该响应我，现在使用源 IP 作为目标 IP。但是 192.168.1.10 是我的本地网络 IP。服务器如何知道将数据包发回哪里？

答案1

您的私有 IP ( 192.168.1.10) 服务器看不到，因为您位于 NAT（尤其是 PAT）后面，您的私有 IP 被转换为某个公共 IP，该 IP 由您的 ISP 分配给您。当返回数据包时，此远程服务器会将其发送到您的 NAT，然后此 NAT 会将其转换为您的私有 IP :) 就是这样。NAT 就是答案

答案2

首先，192.168.1.x 和 10.98.9.x 都是私有的、不可路由的（在公共互联网上）IP 地址。因此，您的示例只有在您控制路由器并创建了必要的路由，或在某些其他情况下才会起作用。

此外，如果您确实在 Internet 上运行此程序，则 IP 地址将使用称为 NAT 的机制进行转换。这会带来一些复杂性，我将忽略这些问题。

为了回答这个问题，我将简单地假设源 IP 地址和目标 IP 地址彼此连接且可路由。

现在回答这些问题，在这里分离层确实很有帮助。IP 数据包位于第 3 层，我将首先考虑这一点。

第 3 层

IP 数据包包含源地址和目标地址。您发送的数据包表示“我要去往 10.98.9.3，我来自 192.168.1.10”。

一旦连接远端的计算机收到此数据包并准备响应，它就会简单地反转这两个：“我要去 192.168.1.10，我来自 10.98.9.3”。

路由

现在下一个问题是您的计算机如何知道如何将数据包发送到 10.98.9.3。答案是：它不知道。但它知道其他人（称为默认网关）知道。

192.168.1.10 上的计算机将首先检查目标是否位于同一子网或不同子网。为此，它使用子网掩码。例如，如果子网掩码为 255.255.255.0，则您的计算机将检查源和目标是否具有相同的三个数字。

如果目的地位于同一子网（例如 192.168.1.27），则您的计算机可以直接将数据包发送到目的地。在您的示例中，目的地位于不同的子网。

要确定计算机是位于同一子网还是不同子网，需要使用子网掩码。

您的计算机包含一个称为路由表的表，它描述了如何访问其他网络。它看起来像这样（在 Linux 计算机上，Windows 类似）

Kernel IP routing table                                                                                                                                                                                                                
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface                                                                                                                                                          
0.0.0.0         192.168.1.1     0.0.0.0         UG    100    0        0 ens192                                                                                                                                                         
192.168.1.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens192

第一个条目表明去往任何地方（目的地 0.0.0.0 和 genmask 0.0.0.0）的数据包都必须发送到 192.168.1.1，它是知道如何将数据包发送至目的地的路由器。

第二条条目本质上是第一条规则的一个例外。它表示以 192.168.1 开头的任何内容（genmask 或子网掩码 255.255.255.0 描述此处考虑了多少位 IP 地址）都会直接（网关 0.0.0.0）到达目的地。它还表示应该使用名为 ens192 的接口（NIC）连接到 192.168.1.1。

因此对于 10.98.9.3，您的计算机将使用第一条规则，发现这些数据包应该转至 192.168.1.1。然后您的计算机第二次使用同一张表，发现 192.168.1.1 可以直接通过接口 ens192 发送。

同样的事情也发生在另一侧的响应中。

所有这些都发生在您自己的网络中；目的地对这一切都一无所知。

第 2 层-MAC 地址。

请注意，mac 地址实际上与这些都无关。它们的作用是处理我之前忽略的一个方面：在您自己的网络中，您的计算机实际上是如何将数据包直接发送到目标计算机，还是发送到默认网关，或者路由表所说的其他内容。

一旦你的计算机确定数据包应该发送到 192.168.1.1（默认网关）或 192.168.1.27（可直接访问的计算机）或其他任何地址，你的计算机就会使用 ARP 协议发送 MAC 地址请求：“谁是 192.168.1.27？”然后该计算机会回复“我是 192.168.1.27，我的 MAC 地址是 00:11:22:33:44:55”

然后，您的计算机将把您的数据包包装（封装）到以太网帧中，以该 MAC 地址作为目的地（以您自己的 MAC 地址作为源）。

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