PING過程之步步為營 (1)

配置好路由器Route和pc0、pc1的IP地址以及網關
 

這個過程可以具體分為四個階段：
一、pc0到Router階段

1、ping進程將調用因特網控制報文協議（ICMP），ICMP創建一個回應請求數據包；
2、ICMP將這個有效負荷交給因特網協議（IP），然后IP協議會創建一個數據包。
   這時，這個數據包將包含源IP地址、目的IP地址和值為0x01的協議字段。
3、一旦數據包被創建，IP協議將判斷目的IP地址是處于本地網絡中，還是處于一個遠程網絡中；
4、由于IP協議斷定這是一個遠程請求，這個數據包需要被發送到默認網關，這樣， 這個數據包才能路由到遠程網絡。本機注冊表將被使用，以查找配的默認網關；
 5、主機pc0的默認網關被配置為172.16.0.1 要能夠發送這個數據包到默認網關，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，數據包才可以被下傳給數據鏈路層并生成數據幀，然后發送到與172.16.1.0網絡連接的路由器接口；
    【注：】在本地局域網內，主機只可以通過硬件地址來進行通信，pc0要想和pc1通信，它必須將數據包發送到本地網絡中默認網關的mac地址上，這一點很重要。mac地址永遠都應用于本地局域網，而絕不會通過路由器。
6、接著，pc0檢查arp緩存，查看一個默認網關的ＩＰ地址是否已經解析為硬件地址，
     如果已經被解析，數據包就將被釋放、傳送到數據鏈路層并生成數據幀（目的方的硬件地址也將通數據包一同下傳至數據鏈路層），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廣播將被發送到本地網絡，以搜索172.16.0.1的硬件地址，路由器會響應這個請求并提供FastEthernet0/0的硬件地址，接著pc0主機將緩存這個地址；

7、一旦這個數據包和目的方的硬件地址被交付給數據鏈路層，局域網驅動器將用來提供媒體訪問以通過以太網，此時將會產生一個數據幀，使用控制信息來封轉此數據包。在這個幀中包含有目的方和源方的mac地址，以及以太網類型字段。在本例中，這個協議為IP協議。在這個幀的結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）計算值的區域。此數據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關的mac地址，但這里并不包括pc1主機的mac地址；

8、數據幀完成封裝以后，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類型字段，以了解在網絡層使用的協議；
10、數據包從數據幀中抽出，然后這個數據幀剩下的部分被丟棄，再把數據包傳給以太網類型字段中列出的上層協議，在這里是傳給IP協議；
11、IP會接受這個數據包，并檢查其目的IP地址，由于數據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網絡的地址；
12、此路由表中必須包含有網絡172.16.1.0的表項，否則此數據包會被立即丟棄，然后一個攜帶有“destination network unavailable”信息的ICMP包將被發送回發送方pc0；
13、如果路由器找到目的方的網絡，數據包將被交換到輸出接口，由于在被試驗中所有網絡都是直連的，因此沒有必要使用主動路由協議；
二、Router到pc1階段
 

14、路由器將交換此數據包到FastEthernet0/1的緩沖區內；
 15、FastEthernet0/1的緩沖區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地址已經被解析并保存在路由器的arp緩存中，則這個數據包和mac地址將被傳遞到數據鏈路層并組成數據幀。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送到數據鏈路層并組成數據幀；
 16、數據鏈路層將使用這個目的方的源方的mac地址，以及以太網的類型字段和FCS來創建一個數據幀，這個幀將被
 17、pc1主機會接收到此幀，并立即運行CRC，如果運算結果與ＦＣＳ字段的內容相匹配，這個目的ｍａｃ地址將被檢查，如果發現是匹配的，隨后將檢查以太網類型字段中的值，以判斷應該將數據包上傳給網絡層的什么位置；
18、在網絡層，IP會接收這個數據包，并檢查其目的方的IP地址，由于他們是匹配的，數據包的協議字段將會被檢查，以了解有效負荷應該交給誰；
 
  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請求，ICMP會應答這個請求，通過即可丟掉這個數據包并隨之產生一個新的有效負荷來作為回應應答；
 20、隨后創建的數據包中將包含源方和目的方的地址、協議字段和有效負荷。現在，目的方設備為pc0；
 21、IP協議將判斷目的IP地址是處于本地網絡中，還是處于一個遠程網絡中,由于IP協議斷定這是一個遠程請求，這個數據包需要被發送到默認網關，這樣，這個數據包才能路由到遠程網絡。本機注冊表將被使用，以查找配的默認網關；
 22、在pc1的注冊表中可以找到默認網關的IP地址，之后將查看arp緩存，以了解是否已經完成了從IP地址到mac地址的解析；
  23、一旦默認網關的mac地址找到，此數據包和目的方的mac地址都將被送往數據鏈路層，以完成數據幀的封轉；
 24、數據鏈路層會封裝數據包的內容，并在幀報頭中包含以下內容：
    目的方和源方的mac地址         在以太網類型字段中填充0x0800（IP）    將CRC結果填入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送到網絡媒體上；
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，數據包將被從這個幀中取出， 然后以太網類型字段將被檢查，以了解數據包應該投遞給網絡層上的哪一個協議；
28、由于協議被判斷為IP。于是IP將得到這個數據包，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，于是數據包將交換到接口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地址是否已經被解析；
31、由于在將數據包傳送到pc1的過程中，172.16.0.2的mac地址已經被緩存起來，因此，這一mac地址和數據包將被傳遞到數據鏈路層；
32、數據鏈路層會使用這個目的方的mac地址和源mac地址，然后將IP放入以太網類
33、這個幀然后被傳送到物理層，以一次一位的方式發送到本地網絡；
34、pc0將接收這個幀，運行CRC算法，檢查目的方的mac地址，并查看以太網類型字段中的內容，以判斷誰來處理這個幀；
35、由于IP是被指定的接收者，隨后這個數據包被傳遞給網絡層的ＩＰ協議，它將檢查包的協議字段，以確定進一步的操作，ＩＰ發現要將此有此有限負荷交給ＩＣＭＰ的指示，接著ＩＣＭＰ將確定此數據包是一個ＩＣＭＰ的應答回復包；
36、ICMP通過發送一個感嘆號（！）到用戶接口來表明它已經接收到一個回復，在命令提示行下表現為收到報文，這之后，ICMP會嘗試繼續發送4個應答請求到pc1。

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