IP数据报的发送和转发过程

本文主要讲述了 IP 数据报的发送和转发过程，参考：计算机网络微课堂

IP 数据报的发送和转发过程包含以下两部分：

• 主机发送 IP 数据报
• 路由器转发 IP 数据报

说明：后续举例忽略了 ARP 协议获取目的主机或路由器接口的 MAC 地址的过程以及以太网交换机自学习和转发帧的过程
 

IP 数据报的发送和转发过程 —— 举例说明

如图所示小型互连网，路由器接口 0 和接口 1 分别直连一个交换式以太网，网络地址和子网掩码如图所示：

• 同一个网络中的主机可以直接通信，这属于 直接交付；不同网络间的主机，需要路由器中转，这属于 间接交付
   

问题 1 ： 那么，源主机如何判断目的主机是否与自己在同一个网络中呢 ？

假设主机 C 向主机 F 发送 IP 数据报。首先，主机 C 将自己的 IP 地址和子网掩码相与，得到主机 C 所在网络的网络地址。 之后，主机 C 将主机 F 的 IP 地址与自己的子网掩码相与，得到目的网络地址。发现它们两个不相等，因此知道这是间接交付，需要路由器转发。

问题 2 ： 源主机如何知道路由器的存在 ？

这就涉及到了 默认网关。可以通过指定路由器某接口的 IP 地址指定给各主机，所指定的路由器就被称为默认网关。

缺省网关（Default Gateway），也就是默认网关，是子网与外网连接的设备，通常是一个路由器。当一台计算机发送信息时，根据发送信息的目标地址，通过子网掩码来判定目标主机是否在本地子网中，如果目标主机在本地子网中，则直接发送即可。如果目标不在本地子网中则将该信息送到缺省网关/路由器，由路由器将其转发到其他网络中，进一步寻找目标主机。 —— 百度百科

问题 3 ： 路由器收到 IP 数据报后如何转发 ？

1. 首先，检查数据报首部是否出错： 若出错，则直接丢弃该 IP 数据报并通告源主机； 若没有出错，则进行转发
2. 之后，根据 IP 数据报的目的地址在路由表中查找匹配的条目： 若找到匹配的条目，则转发给条目中指示的下一跳； 若找不到，则丢弃该 IP 数据报并通告源主机
   

下面来看发送广播 IP 数据报的情况

1. 假设主机 A 给本网络上各设备发送了一个广播 IP 数据报。
   
   路由器是隔离广播域的，收到后不会转发广播 IP 数据报，避免了广播风暴和资源浪费

2. 假设主机 A 向另一个网络发送广播 IP 数据报。
   
   路由器判断出这是广播 IP 数据报，不对其进行转发

相关练习题

• 习题一
  
• 习题二
  
• 习题三