网络工程师：详解电脑间通信

现在，我们已经解决了网络中的基本问题，接下来让我们讨论一下两台电脑究竟是怎样通信的。

假设PCA为用户电脑，PCB为提供web服务的服务器。PCA的IP地址为10.1.1.2，掩码255.255.255.0，网关10.1.1.1；PCB的IP地址为10.1.4.2，掩码255.255.255.0，网关10.1.4.1。我们来讨论PCA访问PCB的整个过程（各层协议的封装内容较多，我们只填写其中便于我们理解通信的主要内容。部分内容虽然很重要，但跟我们理解通信关系不大，就不在这里填写了，比如序号等）。

用户在PCA上打开浏览器，地址栏输入http://10.1.4.2:80，http的默认端口号为80，一般省略不写，只写http://10.1.4.2就可以。浏览器把此套接字信息向下传递给传输层TCP协议（http是基于TCP的）。

TCP收到应用层的信息后，填写TCP的“快递单”，源端口号随机选取动态端口号49152~65535中的一个，假设为56789，目的端口号为80，SYN=1，把自己设置为握手请求报文，再向下传递给网络层IP协议。

“快递小哥”IP收到后，填写“快递单”，源IP地址填写10.1.1.2，目的IP地址填写10.1.4.2，协议号填写6（表示这份快递是TCP的，UDP是17）。此时，IP协议发现源地址与目的地址不在同一个网段，因此需要查找电脑的ARP表中，有没有网关10.1.1.1的MAC地址，如果没有，则向网关发ARP Request报文请求网关的MAC地址，并写入ARP表中，再向下传递给链路层的以太网协议。

链路层以太网收到后，填写以太网封装，目的MAC地址填写网关的MAC地址MAC_R1，源MAC地址填写自己的MAC地址MAC_PCA，Type填写0x0800（0x表示后面的数字是十六进制，0800表示快递是IP给下来的）后，把这些信息用二进制通过线缆传给了R1。

R1收到后，发现目的MAC是自己的MAC地址，于是拆除以太网封装，并根据Type的内容0x0800把数据交给IP协议。

IP协议收到后，根据IP封装中的目的地址10.1.4.2查找路由表，发现下一跳地址是10.1.2.2，此地址与R1的E1/1接口相连，接口地址是10.1.2.1/24，于是把数据包送到接口E1/1，E1/1接口需要把此数据包送给对面的10.1.2.2，需要再次封装为以太网帧才可以传递过去，于是查看路由器上ARP表中有没有10.1.2.2对应的MAC地址，若没有，则从接口E1/1发送ARP Request请求10.1.2.2的MAC地址并写入ARP表中。把数据包封装为以太网帧，源MAC为MAC_R1，目的MAC为MAC_R2，Type还是0x0800，发送给了R2。

R2收到后把刚才R1做的事再做一遍，数据被发给了R3。

R3收到后，拆除以太网封装，根据IP封装中的目的地址10.1.4.2查找路由表，发现这个地址与本路由器地址为10.1.4.1/24的接口直连。把数据送到此接口后，查找路由器的ARP表中有没有10.1.4.2的MAC地址，若没有就从接口发ARP Request请求，然后封装成以太网帧发出去。

我们发现，路由器如果发现数据封装中的目的IP地址不是自己接口的，则会根据路由表送到出接口，然后再封装为以太网帧发出去，并不改变网络层之上的任何内容。也就是说，数据从源地址发送到目的地址期间，沿途所有路由器只会根据每条链路的不同，改变链路层封装，并不改变网络层之上的任何内容。

从数据转发的角度，路由器工作在链路层和网络层，并不关心网络层之上的东西，这也是为什么把路由器归为三层设备。同理，交换机只根据以太网链路层封装转发数据，不关心链路层之上的内容，所以交换机也归为二层设备。

最后，我们看看PCB收到后怎么处理。

PCB收到后，看到目的MAC为MAC_PCB，正是自己的，所以拆除以太网封装，并根据Type内容交给IP协议。网络层IP协议查看封装中的目的IP地址为10.1.4.2，还是自己的IP地址，于是拆除IP封装，根据协议号6，交给TCP协议。TCP协议查看封装中的目的端口号为80，查看应用层HTTP进程是否存在，若不存在，则报Port Unreachable（端口不可达）错误，否则本端以56789为目的端口号，80为源端口号，与对端进行三次握手建立TCP连接，连接建立成功后，把本机的Web主页内容层层封装后传给网关R3，之后过程与前述基本相同，最终到达PCA。

于是，PCA的浏览器呈现出了精彩的网页内容。

小Q：配置电脑的IP地址信息时，如果不配置网关会有什么结果？

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