报文格式以ping arp数据包转发过程概要.docx
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报文格式以pingarp数据包转发过程概要
STP数据流分析过程
一：
以太网帧格式（EthernetII）
数据长度64-1518（前导码不属于数据部分）
7字节
1字节
6字节
6字节
2字节
46-1500字节
4字节
前导码
帧首定界符
目的MAC地址
源MAC地址
类型：
3种
数据（可变长度）
CRC（帧校验序列：
0x0）
0800：
IP数据报
0806：
ARP请求/应答
8035：
RARP请求/应答
←—————————以太网帧首部—————————→↑↑
IP报文ARP报文
插入Vlan标签后
EthernetII帧变成
Ethernet802.1q帧
二：
IP数据报格式（IPDatagram）位数
04816192431
4版本
4首部长度
6区分服务
16总长度
16标识
3标志
13片偏移
8生存时间
8协议：
200多种如
PRO：
0x1（ICMP报文）
PRO：
0x118（STP协议）
16首部检验和
32源地址（IP）
32目的地址（IP）
可选字段，可变长度（如果有）
填充
数据部分
注释：
前5行固定字节20前6行组合成（IP首部）协议：
200种最底页
IP数据报完整结构
IP帧首部（前6行）
数据部分
↑↑↑↑
ICMP报文格式STPOSPFARP请求
三：
ARP/RARP格式（地址解析协议/逆地址解析协议）
单位：
字节
14
2
2
1
1
2
6
4
6
4
以太网帧首部
硬件类型
协议类型
硬件地址长度
协议地址长度
OP（选项字段）
0x1：
ARP请求
0x2：
ARP应答
源MAC
源IP
目的MAC
目的IP
←———————————28位字节ARP请求/应答———————————————→
四：
ICMP报文（互联网控制消息协议）
单位:
位
IP头部20字节
（4）类型
（4）代码
（8）校验和
（4）标示符
（8）序列号
（16）选项（有很多种格式）可不选
←—IP部分—→←———————————ICMP格式—————————————→
ICMP定义了五种常用差错报文和八种询问报文类型，差错报告报文的类型有一下几个：
类型3：
目的站不可达格式表达→类型：
0x3
类型4：
源站抑制
类型5：
改变路由
类型11：
时间超过
类型12：
参数问题
查询报文的类型有一下几个：
类型8或0：
回送请求或回答
类型13或14：
时间戳请求或回答
类型17或18：
地址掩码请求或回答
类型10或9：
路由器询问或通告
协议数据单元PDU（ProtocolDataUnit）是指对等层次之间传递的数据单位。
协议数据单元（ProtocolDataUnit）物理层的PDU是数据位（bit），数据链路层的PDU是数据帧（frame），网络层的PDU是数据包（packet），传输层的PDU是数据段（segment），其他更高层次的PDU是数据（data）。
一：
明白在以太网中，PDU是封装在Ethernet帧中进行传输的。
1：
ARP数据包封装在Ethernet帧中的数据部分传输。
2：
ICMP报文封装在IP数据报的中的数据部分，IP数据报封装在Ethernet帧中进行传输。
3：
三层交换机在重新封装个数据包的时候会插入对应网段的vlan标签
4：
当路由器其中的一个借口有子接口的时候，在重新封装数据包的时候会重子接口发出，
进入交换机的借口的时候会打上一个Vlan的标签
5:
路由器工作原理
路由条目：
由协议生产、记录的IP地址信息、从哪个接口出去。
路由学习：
从其他路由器哪里学习到路由条目（一定是可用正确的）存放到路由表，然后传
播路由条目给其他路由器。
路由功能：
收到数据后，会根据路由表处理接收数据，然后转发数据。
可以通过路由协议学
习路由条目
路由表：
顾名思义、存满了路由条目，并且记录了这条路由从哪个接口出去
网关：
路由器接口有了IP地址就是网关，成为网关后就拥有了路由功能
6交换机工作原理
ARP缓存表：
ARP缓存表里存放着MAC地址，并且在MAC地址上映射上了出接口的端
口号。
运算
交换功能：
不对任何数据进行更改、只针对数据进行转发
MAC地址学习功能：
学习源MAC地址
五：
STP流量分析过程详解
第一阶段ARP学习过程配置已全
SW3Fa0/3允许vlan10通过，堵塞vlan11Fa0/4允许vlan11通过，堵塞vlan10
1：
PC1pingPC2。
<1>192.168.10.100ping192.168.11.100首先PC1将目标IP地址192.168.11.100和自己的源IP地址192.168.10.100进行位与运算，发现与目标IP不在同一个网段
<2>所以要将数据交给自己的网关SW1192.168.10.1
2：
PC1查看自己的ARP缓存表。
<1>由于PC1没有网管的MAC地址，需要发送一个ARP请求广播包从请求网关的MAC地址，所以ARP进程会为目标IP地址构建一个ARP请求，设备将PDU封装成Ethernet帧从FastEthernet端口出去
进入SW3后会打上Vlan10的标签
注：
（PC1）表示数据在PC1阶段
来源
目的MAC
源MAC
目的IP
源IP
处理层PC1
00X6
PC1
192.168.10.1
192.168.10.100
目的地SW2
（PC1）→SW3
3：
SW3收到带有vlan10的Ethernet帧（ARP请求广播包）后：
交给ARP进程处理。
<1>查看ARP缓存表，如果没有则学习PC1的MAC地址并且记录对应的端口，更新ARP缓存表。
<2>除接收到Ethernet帧广播包的端口，对其他所有端口进行广播泛红。
从Fa0/3转发出去→交换机的转发功能
目的MAC
源MAC
目的IP
源IP
来源PC1
00X6
PC1
192.168.10.1
192.168.10.100
处理层SW3
00X6
PC1
192.168.10.1
192.168.10.100
目的地SW1
PC1→（SW3）→SW1
4：
SW1从Fa0/3端口收到带有vlan10的Ethernet（ARP请求广播包）后，拆封交给ARP进程处理。
<1>查看ARP请求包，并且拆封到第三层，然后查看ARP缓存表，如果没有则学习PC1的MAC地址和IP地址并且记录对应的端口，更新ARP缓存表。
<2>发现ARP的帧是请求帧，请求的目的IP自己的，ARP进程处理后进行后，会重新封装一个ARP应答单播包，封进Ethernet帧并且插入一个vlan10的标签
<3>查看ARP缓存表从记录的对应端口Fa0/3发出单播。
例：
ARP缓存表
目的MAC
源MAC
目的IP
源IP
来源SW3
00X6
PC1
192.168.10.1
192.168.10.100
处理层SW1
PC1
SW1Vlan10
192.168.10.100
192.168.10.1
目的地SW3
PC1→SW3→（SW1）→SW3
5:
SW3从Fa0/3接收到带有vlan10的Ethernet帧（ARP请求单播包）后，拆封交给ARP进程处理。
<1>查看ARP应答单播包信息，拆封至第二层。
学习SW1MAC的地址并且记录对应的端口Fa0/3，更新ARP缓存表
<2>发现目的MAC地址是PC1的，查看出对应的端口是Fa0/10
<3>ARP应答单播帧插入Ethernet帧从Fa0/10进行转发
目的MAC
源MAC
目的IP
源IP
来源SW1
PC1
SW1Vlan10
192.168.10.100
192.168.10.1
处理层SW3
PC1
SW1Vlan10
192.168.10.100
192.168.10.1
目的地PC1
PC1→SW3→SW1→（SW3）→PC1
6PC1收到来自SW1的Ethernet（ARP回应单播）后，拆封交给ARP进程处理。
<1>查看ARP数据，学习SW1的MAC地址，并更新自己的ARP缓存表
<2>拥有网关SW1的MAC地址后，就可以将数据发给自己的网关了
<3>ping进程创建一个ICMP报文交给底层进程处理，最后封装进Ethernet帧
<4>底层进程将Ethernet帧从Fa0/10接口出发，进入SW3后插入vlan10的标签
目的MAC
源MAC
目的IP
源IP
来源SW3
PC1
SW1Vlan10
192.168.10.100
192.168.10.1
处理层PC1
SW1
PC1
192.168.11.100
192.168.10.100
目的地SW3
PC1→SW3→SW1→SW3→（PC1）→SW3
7SW3从Fa0/10接收到带有vlan10的Ethernet帧（ICMP请求）单播包后。
<1>拆开至第二层查看目的MAC地址，然后查看ARP缓存表有目的MAC地址和对应的端口Fa0/3
<2>按照对应的端口将ICMP报文从Fa0/3转发出去
目的MAC
源MAC
目的IP
源IP
来源PC1
SW1
PC1
192.168.11.100
192.168.10.100
处理层SW3
SW1
PC1
192.168.11.100
192.168.10.100
目的地SW1
PC1→SW3→SW1→SW3→PC1→（SW3）→SW1
8SW1从Fa0/3接收到带有vlan10的Ethernet帧（ICMP请求单播包）后。
<1>拆开至第三层发现目的IP192.168.11.100，并且检索路由表中的IP地址信息
<2>发现路由表中存在属于vlan11的目的IP地址的直连网段，路由器设置直连网段作为下一跳（意思是从192.168.11.0网段转发出去TTL值-1）
<3>在ARP缓存表中没有目的MAC地址，ARP进程需要发送一个该IP的ARP请求报文，然后丢弃从Fa0/10接收到的ICMP的请求单播包（所以该帧回不去，这也就是第一次ping对方主机为什么会丢弃1-2个包的原因）
<4>ARP进程为目标IP地址构建一个请求。
将PDU封装成为Ethernet帧，插入vlan11的标签，以广播的形式发送出去，将该帧除接收宽口之外的同一vlan的所有端口发送。
<5>从Fa0/1出发
目的MAC
源MAC
目的IP
源IP
来源SW3
SW1
PC1
192.168.11.100
192.168.11.1
处理层SW1
00X6
SW1
192.168.11.100
192.168.11.
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