跨网络的通信过程、路由的作用以及默认网关

如下网络拓扑图，交换机0所在的网段为192.168.1.0/24，交换机1所在网段为192.168.2.0/24，且各自有2台主机：

假设PC0（192.168.1.10/32）要跟PC4（192.168.2.11/32）通信，如何实现？

中间就需要一个路由器的东西。我们知道，PC0发出的数据包的目的地址是跨网段的，也就是需要出网关。网关是数据包出所在网段的出口。网关地址一般是所在网段的前一两个地址，且网关一般都集成在路由器中，称为下一跳。而第一跳的路由地址又被称为默认网关。

子网中的每一台主机都需要配置好默认网关，即下一跳：PC0的默认网关为192.168.1.1/32、PC4的默认网关为192.168.2.1/32。这样子PC0要发给PC4的数据包会先抵达路由器的192.168.1.1/32地址的网卡，路由器拿到该数据包后，将其从192.168.2.1/32的网卡发送出去。也就是说，路由器在中间负责中转数据包。

PC0（192.168.1.10/32）与PC4（192.168.2.11/32）通信过程中的IP与MAC变化：

• PC0发送数据包给PC4时，数据包先由PC0发给路由器，再由路由器发送给PC4

　　　　数据包由PC0发给路由器时，目的IP为PC4的IP（192.168.2.11/32）目的MAC为路由器的192.168.1.1/32网卡的MAC，源IP为PC0的IP（192.168.1.10/32），源MAC为PC0的MAC

　　　　数据包由路由器发送给PC4时，目的IP为PC4的IP（192.168.2.11/32）目的MAC为PC4的MAC地址，源IP为PC0的IP（192.168.1.10/32），源MAC为路由器的192.168.2.1/32网卡的MAC

• PC4发送数据包给PC0时，数据包先由PC4发给路由器，再由路由器发送给PC0

　　　　数据包由PC4发送给路由器时，目的IP为PC0的IP（192.168.1.10/32）目的MAC为路由器的192.168.2.1/32网卡的MAC，源IP为PC4的IP（192.168.2.11/32），源MAC为PC4的MAC地址

　　　　数据包有路由器发送给PC0时，目的IP为PC0的IP（192.168.1.10/32）目的MAC为PC0的MAC，源IP为PC4的IP（192.168.2.11/32），源MAC为路由器的192.168.1.1/32网卡的MAC

从上面可以看出，在单向通信过程中源IP和目的IP的地址是不变的，而MAC地址是不断变化的。

在如上拓扑图中，PC0还是要发数据包给PC4，当数据包抵达路由器1时，路由器1并不知道通往PC4的路径，于是需要在路由器1上的路由表上添加路由规则，使其知道应该将数据包发往192.168.2.0/24网段的地址，需要走往哪一个路由器，这里是路由器2。其他路由器同理，直至到目的主机PC4。

网络畅通的条件是有去有回，所以当数据包从PC4返回PC0时，沿途的所有路由器都需要数据包的转法路径，也就是配置好返回的路由，使其知道数据包发往192.168.1.0/24网段的地址需要走往哪一个路由器。

人为添加的路由称之为静态路由，但当路由器连接的网段太多时不方便配置静态路由，可以让路由器自行学习得到数据包的下一个中转地址，称之为动态路由。

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