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Ip地址、子网掩码、网关三者如何协调工作你真的理解了吗?

2022-07-15    科技之电脑角
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首先我们来看看以下这两个地址是否可以相互通信呢?

Ip地址、子网掩码、网关三者如何协调工作你真的理解了吗?

 

初步一看,貌似可以通信,但是再细看,发现两者的掩码完全不同,故而肯定不能通信了?然而并非如此,如果对两者的通信有更深刻的认识,相信就会发现他们到底能否相互连通了!接下来我们通过实验来解答这个问题:

首先搭建测试环境,下面是作者搭建的测试环境,关于每个设备的配置都做了大概的罗列:

Ip地址、子网掩码、网关三者如何协调工作你真的理解了吗?

 

在这个环境中,用两台交换机来充当网络的DCE设备,同时用两台PC来充当两个服务器A、B。现在分别通过以上问题的题干信息配置两台服务器A和服务器B(下文简称A、B),当配置完成后直接用B ping A,可以看到以下信息:

Ip地址、子网掩码、网关三者如何协调工作你真的理解了吗?

 

那为什么会是“From 192.168.26.3: Destination host unreachable”这个信息呢?来进行分析,由上面的网络拓扑可以清晰看到,A和B是通过交换机LSW3相连接的,也就是三者处在同一个“广播域”中,照理说如果A和B地址都在同一子网中,A和B之间的通信则会直接进行,也就是A、B、LSW3组成的系统将会是一个连通的完整网络系统,而他们之间的通信也是可以正常进行的。然而通过该图信息可以发现:目标主机不可达,显然是A和B没有在同一子网中,导致连建立连接之初的ARP广播包都无法应答,故而报错是目标不可达;反过来,用A去ping B又会是怎样呢?带着这个疑问我们果断进行了操作,然而,依然无法互通,只是结果有了变化:

Ip地址、子网掩码、网关三者如何协调工作你真的理解了吗?

 

看到这个结果是不是很意外?这表明至少ARP广播已经得到应答,那为什么会不通呢?这些问题就交给下文来解答吧!继续上述问题,既然是这样,那么是不是说明上面的问题已经有了答案,就是A和B相互之间无法通信呢?

做信息化运维的我们,当然不可以这么粗心大意,别忘了我们的网关还没有真正使用上呢!现在我们在LSW4上配置网关地址192.168.26.2(友情提示:交换机上配置地址可以在vlanif1下配置,后期有vlan划分的话就在具体vlan下面配置;如果此处是路由器,则设置路由器该端口的ip即可)来充当这个网络系统的网关,看看是什么结果?现在同样用B Ping A:

Ip地址、子网掩码、网关三者如何协调工作你真的理解了吗?

 

看到结果是不是很惊奇?先不管这些,继续在A中来ping B看看:

Ip地址、子网掩码、网关三者如何协调工作你真的理解了吗?

 

结果不是意外,是太意外了,互相都可以通信了,只是怎么在刚开始发数据包的时候有一条超时呢?

这就是接下来要说的了,相信大家都使用过WireShark这个堪称无所不能的神器吧?那就来看看有多神奇!我们还是在A中ping B,但是在A的网口进行抓包:

Ip地址、子网掩码、网关三者如何协调工作你真的理解了吗?

 

从抓包信息中可以很明确的看到,在A中发起ping之后,A首先会发出ARP广播数据包,目的地址直接是B的ip地址:“who has 192.168.26.3? tell 192.168.26.129”,因为A在ping发出时候,利用自己的掩码和B的ip地址进行了AND操作,得到网络号和自己的ip得到的网络号相同,所以它认为两者就在同一子网中,所以A会直接通过ARP寻找B的mac地址来进行通信。

当B主机收到该广播包后发现是在寻找自己,于是赶紧回答说:“192.168.26.3 is 自己的mac地址”,但是自己的回答无法送达A,于是赶紧用A的ip地址和自己的掩码来确定网络号,可悲的是该网络号和自己ip计算的并不在同一个子网,那怎么办?于是开始请求网关的mac地址,试图让网关帮自己送达给A,于是赶紧发一条ARP广播信息给网关寻求帮助,网关以B的ip地址和自己的mac地址为源地址,将回答响应给A,而在这个过程中,A的第一个ICMP包已过生存周期,所以会显示“timeout! ”超时,当A中第二个ICMP包发送给B之后,链路中已经有了相关信息,所以正常通信了!

再看看从B上ping A,并在B的网口进行抓包:

Ip地址、子网掩码、网关三者如何协调工作你真的理解了吗?

 

同样可以看到,在B中发起ping请求后,B经过计算发现A的地址和自己不在同一网段,于是直接甩手给网关,通过ARP获得网关的mac地址:“who is 192.168.26.2 tell 192.168.26.3”,得到网关的回复之后,B将自己的ICMP包以A的ip地址、网关的mac地址为目的地址发送给网关,网关再以自己的mac地址、B的ip地址为源地址发给A,然后得到A的回复,整个过程可以用下图大概表示:

Ip地址、子网掩码、网关三者如何协调工作你真的理解了吗?

 

到这里我们基本对网关、ip地址、mac地址有了完整的认识和理解了,同时也对处于不同广播域中的两台主机如何通信有了更深的了解了,那么本片文章就说到这里了!由于篇幅较长,难免有错别字或其他不当之处,还望大家批评指正!如果个人有任何观点,都可以在评论区发表讨论,谢谢大家!

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