PING過程之步步為營 (1)

配置好路由器Route和pc0、pc1的IP地址以及網(wǎng)關(guān)
 

這個過程可以具體分為四個階段：
一、pc0到Router階段

1、ping進程將調(diào)用因特網(wǎng)控制報文協(xié)議（ICMP），ICMP創(chuàng)建一個回應(yīng)請求數(shù)據(jù)包；
2、ICMP將這個有效負荷交給因特網(wǎng)協(xié)議（IP），然后IP協(xié)議會創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)包。
   這時，這個數(shù)據(jù)包將包含源IP地址、目的IP地址和值為0x01的協(xié)議字段。
3、一旦數(shù)據(jù)包被創(chuàng)建，IP協(xié)議將判斷目的IP地址是處于本地網(wǎng)絡(luò)中，還是處于一個遠程網(wǎng)絡(luò)中；
4、由于IP協(xié)議斷定這是一個遠程請求，這個數(shù)據(jù)包需要被發(fā)送到默認網(wǎng)關(guān)，這樣， 這個數(shù)據(jù)包才能路由到遠程網(wǎng)絡(luò)。本機注冊表將被使用，以查找配的默認網(wǎng)關(guān)；
 5、主機pc0的默認網(wǎng)關(guān)被配置為172.16.0.1 要能夠發(fā)送這個數(shù)據(jù)包到默認網(wǎng)關(guān)，必須要知道路由器的FastEthernet0/0接口（其IP地址被配置為172.16.0.1）的硬件地址，因為只有這樣，數(shù)據(jù)包才可以被下傳給數(shù)據(jù)鏈路層并生成數(shù)據(jù)幀，然后發(fā)送到與172.16.1.0網(wǎng)絡(luò)連接的路由器接口；
    【注：】在本地局域網(wǎng)內(nèi)，主機只可以通過硬件地址來進行通信，pc0要想和pc1通信，它必須將數(shù)據(jù)包發(fā)送到本地網(wǎng)絡(luò)中默認網(wǎng)關(guān)的mac地址上，這一點很重要。mac地址永遠都應(yīng)用于本地局域網(wǎng)，而絕不會通過路由器。
6、接著，pc0檢查arp緩存，查看一個默認網(wǎng)關(guān)的ＩＰ地址是否已經(jīng)解析為硬件地址，
     如果已經(jīng)被解析，數(shù)據(jù)包就將被釋放、傳送到數(shù)據(jù)鏈路層并生成數(shù)據(jù)幀（目的方的硬件地址也將通數(shù)據(jù)包一同下傳至數(shù)據(jù)鏈路層），要查看pc0主機上的arp緩存，可以使用下列命令：
                  PC>arp -a
                  Internet Address      Physical Address      Type
                  172.16.0.1            0004.9ade.a201      dynamic

      如果這個硬件地址在pc0主機的arp緩存中尚未被解析，一個arp廣播將被發(fā)送到本地網(wǎng)絡(luò)，以搜索172.16.0.1的硬件地址，路由器會響應(yīng)這個請求并提供FastEthernet0/0的硬件地址，接著pc0主機將緩存這個地址；

7、一旦這個數(shù)據(jù)包和目的方的硬件地址被交付給數(shù)據(jù)鏈路層，局域網(wǎng)驅(qū)動器將用來提供媒體訪問以通過以太網(wǎng)，此時將會產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)幀，使用控制信息來封轉(zhuǎn)此數(shù)據(jù)包。在這個幀中包含有目的方和源方的mac地址，以及以太網(wǎng)類型字段。在本例中，這個協(xié)議為IP協(xié)議。在這個幀的結(jié)尾處是被稱為幀校驗序列（FCS）的字段，它是裝載循冗余校驗（CRC）計算值的區(qū)域。此數(shù)據(jù)幀還需要查詢一些信息，即pc0的mac地址，以及作為目的方的默認網(wǎng)關(guān)的mac地址，但這里并不包括pc1主機的mac地址；

8、數(shù)據(jù)幀完成封裝以后，就會被交付到物理層，以一次一位的方式發(fā)送往物理媒體（在試驗中是雙絞線對）；
9、在沖突域中的每臺設(shè)備將接收這些位并重建為幀。它們都運行CRC并核對保存在FCS字段中的內(nèi)容，如果這 兩個值不匹配，此幀將會被丟棄。
     如果這個CRC值相吻合，那么就核查目的方的mac地址，如果匹配，那么路由器將將查看以太網(wǎng)類型字段，以了解在網(wǎng)絡(luò)層使用的協(xié)議；
10、數(shù)據(jù)包從數(shù)據(jù)幀中抽出，然后這個數(shù)據(jù)幀剩下的部分被丟棄，再把數(shù)據(jù)包傳給以太網(wǎng)類型字段中列出的上層協(xié)議，在這里是傳給IP協(xié)議；
11、IP會接受這個數(shù)據(jù)包，并檢查其目的IP地址，由于數(shù)據(jù)包的目的地址與接收路由器所配置的任一地址不相匹配，路由器將會在路由表中查看目的IP網(wǎng)絡(luò)的地址；
12、此路由表中必須包含有網(wǎng)絡(luò)172.16.1.0的表項，否則此數(shù)據(jù)包會被立即丟棄，然后一個攜帶有“destination network unavailable”信息的ICMP包將被發(fā)送回發(fā)送方pc0；
13、如果路由器找到目的方的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)包將被交換到輸出接口，由于在被試驗中所有網(wǎng)絡(luò)都是直連的，因此沒有必要使用主動路由協(xié)議；
二、Router到pc1階段
 

14、路由器將交換此數(shù)據(jù)包到FastEthernet0/1的緩沖區(qū)內(nèi)；
 15、FastEthernet0/1的緩沖區(qū)需要了解目的方主機的mac地址，它首先檢查arp緩存，
    如果pc1的mac地址已經(jīng)被解析并保存在路由器的arp緩存中，則這個數(shù)據(jù)包和mac地址將被傳遞到數(shù)據(jù)鏈路層并組成數(shù)據(jù)幀。下面是路由器的arp緩存：
             
     Router#show arp
     Protocol  Address           Age (min)  Hardware Addr   Type   Interface
     Internet  172.16.0.1              -   0004.9ADE.A201  ARPA   FastEthernet0/0
     Internet  172.16.0.2              35  0001.63BC.C8A7  ARPA   FastEthernet0/0
     Internet  172.16.1.1              -   0004.9ADE.A202  ARPA   FastEthernet0/1
     Internet  172.16.1.2              35  000C.8513.CAAB  ARPA   FastEthernet0/1
         
如果這個硬件地址尚未被解析，路由器將從FastEthernet0/1發(fā)送一個arp廣播到請求，以查找 172.16.1.2的硬件地址，pc1會響應(yīng)這個請求并提供硬件地址，接著路由器將緩存這個地址；然后這個包和硬件地址都會被發(fā)送到數(shù)據(jù)鏈路層并組成數(shù)據(jù)幀；
 16、數(shù)據(jù)鏈路層將使用這個目的方的源方的mac地址，以及以太網(wǎng)的類型字段和FCS來創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)幀，這個幀將被
 17、pc1主機會接收到此幀，并立即運行CRC，如果運算結(jié)果與ＦＣＳ字段的內(nèi)容相匹配，這個目的ｍａｃ地址將被檢查，如果發(fā)現(xiàn)是匹配的，隨后將檢查以太網(wǎng)類型字段中的值，以判斷應(yīng)該將數(shù)據(jù)包上傳給網(wǎng)絡(luò)層的什么位置；
18、在網(wǎng)絡(luò)層，IP會接收這個數(shù)據(jù)包，并檢查其目的方的IP地址，由于他們是匹配的，數(shù)據(jù)包的協(xié)議字段將會被檢查，以了解有效負荷應(yīng)該交給誰；
 
  三、pc1到Router階段
 

 
 19、此有效負荷會交給ICMP，它將知道這是一個回應(yīng)請求，ICMP會應(yīng)答這個請求，通過即可丟掉這個數(shù)據(jù)包并隨之產(chǎn)生一個新的有效負荷來作為回應(yīng)應(yīng)答；
 20、隨后創(chuàng)建的數(shù)據(jù)包中將包含源方和目的方的地址、協(xié)議字段和有效負荷。現(xiàn)在，目的方設(shè)備為pc0；
 21、IP協(xié)議將判斷目的IP地址是處于本地網(wǎng)絡(luò)中，還是處于一個遠程網(wǎng)絡(luò)中,由于IP協(xié)議斷定這是一個遠程請求，這個數(shù)據(jù)包需要被發(fā)送到默認網(wǎng)關(guān)，這樣，這個數(shù)據(jù)包才能路由到遠程網(wǎng)絡(luò)。本機注冊表將被使用，以查找配的默認網(wǎng)關(guān)；
 22、在pc1的注冊表中可以找到默認網(wǎng)關(guān)的IP地址，之后將查看arp緩存，以了解是否已經(jīng)完成了從IP地址到mac地址的解析；
  23、一旦默認網(wǎng)關(guān)的mac地址找到，此數(shù)據(jù)包和目的方的mac地址都將被送往數(shù)據(jù)鏈路層，以完成數(shù)據(jù)幀的封轉(zhuǎn)；
 24、數(shù)據(jù)鏈路層會封裝數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，并在幀報頭中包含以下內(nèi)容：
    目的方和源方的mac地址         在以太網(wǎng)類型字段中填充0x0800（IP）    將CRC結(jié)果填入FCS字段
 25、這時，幀將會被傳給物理層，并以一次一位的方式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)媒體上；
26、路由器的FastEthernet0/1接口會接收到這些位并重建為一個幀，CRC校驗被運行，幀的FCS字段被檢驗，以確認 兩個結(jié)果是相符的；
 27、CRC檢驗通過之后，目的mac地址將被檢查。由于路由器的接口同這個地址是想匹配的，數(shù)據(jù)包將被從這個幀中取出， 然后以太網(wǎng)類型字段將被檢查，以了解數(shù)據(jù)包應(yīng)該投遞給網(wǎng)絡(luò)層上的哪一個協(xié)議；
28、由于協(xié)議被判斷為IP。于是IP將得到這個數(shù)據(jù)包，首先IP將對ＩＰ報頭運行ＣＲＣ校驗，然后檢查目的方的IP地址；
 29、在這種情況下，路由器確實知道到達172.16.0.0的方式，這一輸出的接口是FastEthernet0/0，于是數(shù)據(jù)包將交換到接口FastEthernet0/0上；
 
 四、Rouetr到pc0階段

 
30、路由器檢查arp緩存，確定172.16.0.2的mac地址是否已經(jīng)被解析；
31、由于在將數(shù)據(jù)包傳送到pc1的過程中，172.16.0.2的mac地址已經(jīng)被緩存起來，因此，這一mac地址和數(shù)據(jù)包將被傳遞到數(shù)據(jù)鏈路層；
32、數(shù)據(jù)鏈路層會使用這個目的方的mac地址和源mac地址，然后將IP放入以太網(wǎng)類
33、這個幀然后被傳送到物理層，以一次一位的方式發(fā)送到本地網(wǎng)絡(luò)；
34、pc0將接收這個幀，運行CRC算法，檢查目的方的mac地址，并查看以太網(wǎng)類型字段中的內(nèi)容，以判斷誰來處理這個幀；
35、由于IP是被指定的接收者，隨后這個數(shù)據(jù)包被傳遞給網(wǎng)絡(luò)層的ＩＰ協(xié)議，它將檢查包的協(xié)議字段，以確定進一步的操作，ＩＰ發(fā)現(xiàn)要將此有此有限負荷交給ＩＣＭＰ的指示，接著ＩＣＭＰ將確定此數(shù)據(jù)包是一個ＩＣＭＰ的應(yīng)答回復包；
36、ICMP通過發(fā)送一個感嘆號（�。┑接脩艚涌趤肀砻魉�已經(jīng)接收到一個回復，在命令提示行下表現(xiàn)為收到報文，這之后，ICMP會嘗試繼續(xù)發(fā)送4個應(yīng)答請求到pc1。

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