1. 1. 网络世界的邻居和陌生人：网段内与网段间通信
    1. 1.1. 一、什么是“网段”？从 IP 地址与子网掩码说起
      1. 1.1.1. 🎯 举个例子：
      2. 1.1.2. 💡 补充说明：设备的 IP，究竟指的是“谁”的 IP？
      3. 1.1.3. 🔍 小提醒：
      4. 1.1.4. 🌐 网络地址与广播地址
      5. 1.1.5. 🧭 网关地址的约定
      6. 1.1.6. 🧮 常见子网掩码及用途：
      7. 1.1.7. 💡 示例总结：
    2. 1.2. 二、网段内通信：交换机如何帮我们进行“局域聊天”
      1. 1.2.1. 🧠 交换机到底在做什么？
        1. 1.2.1.1. ❓ 什么是 MAC 地址？
      2. 1.2.2. 📡 通信过程：从 PC0 ping Laptop0 会发生什么？
      3. 1.2.3. 🔁 问题1：交换机内部有什么？它是怎么知道谁是谁的？
      4. 1.2.4. 🔍 问题2：那每台 PC 自己记录的 MAC 又是什么？会记录交换机端口吗？
      5. 1.2.5. 📟 问题3：怎么查看这些表？
        1. 1.2.5.1. 在交换机中查看 MAC 地址表：
        2. 1.2.5.2. 在 PC 上查看 ARP 表（IP ↔︎ MAC 映射）：
      6. 1.2.6. 🧭 小结：交换机和主机如何各司其职
    3. 1.3. 三、网段间通信：路由器如何帮我们和“陌生人”打交道
      1. 1.3.1. 📌 网络拓扑概览
      2. 1.3.2. 🧩 网段内配置：加上“默认网关”的那一步
        1. 1.3.2.1. ❓ 什么是“默认网关”？
      3. 1.3.3. 🚧 路由器配置（一）：接口配置（网口 IP 和子网设置）
        1. 1.3.3.1. 📌 什么是“接口配置”？
        2. 1.3.3.2. 🧱 示例：配置连接子网 A 的 LAN 接口
        3. 1.3.3.3. 🔗 接下来：连接其他路由器（点对点链路）
          1. 1.3.3.3.1. 📌 点对点链路配置原则：
        4. 1.3.3.4. 🧠 总结一下接口配置的基本原则：
      4. 1.3.4. 🧭 路由器配置（二）：配置路由规则，让网络“通起来”
        1. 1.3.4.1. 📦 路由器工作在哪一层？
        2. 1.3.4.2. 🔍 什么是“路由”？
        3. 1.3.4.3. 📚 路由功能是靠什么实现的？
        4. 1.3.4.4. 🧾 路由表的内容长什么样？
        5. 1.3.4.5. 🔖 路由表中的三类常见路由类型
          1. 1.3.4.5.1. ✅ C - Connected（直连路由）
          2. 1.3.4.5.2. ✅ S - Static（静态路由）
          3. 1.3.4.5.3. ✅ R - RIP（动态路由协议）
          4. 1.3.4.5.4. 🧠 小结：可以这样理解这些路由条目
          5. 1.3.4.5.5. 📌 路由表的匹配规则是怎样的？
        6. 1.3.4.6. 🧱 示例：在 Router0 中配置静态路由
          1. 1.3.4.6.1. 🔄 路由配置为什么必须是“双向”的？
          2. 1.3.4.6.2. 📘 小结：静态路由配置原则
    4. 1.4. 🛰️ 从 PC0 ping PC4，数据包是怎么“翻山越岭”的？
      1. 1.4.1. 📍 网络环境：
      2. 1.4.2. 🔄 步骤一：PC0 构建数据包
      3. 1.4.3. 🔄 步骤二：交换机转发帧
      4. 1.4.4. 🔁 步骤三：Router0 查路由表
      5. 1.4.5. 🔁 步骤四：Router1 查路由表
      6. 1.4.6. 🔁 步骤五：Router2 查路由表
      7. 1.4.7. ✅ 步骤六：PC4 收到 ping 请求 → 回复 Echo Reply
      8. 1.4.8. 🔁 步骤七：数据包反向返回
      9. 1.4.9. ✅ PC0 收到 Echo Reply，ping 成功！
      10. 1.4.10. 🧠 小结：一次跨网段通信涉及到什么？
    5. 1.5. 🧾 小结

网络世界的邻居和陌生人：网段内与网段间通信

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网络世界的邻居和陌生人：网段内与网段间通信

我们每天都在通过互联网进行通信，从刷视频、发微信到打开网页，但你有没有想过，这些信息到底是怎么准确无误地送达的？我们常听说“交换机”和“路由器”这两个词，它们到底负责什么？又有什么区别？

大体上来说：交换机负责“同一个网段里的通信”，而路由器则负责“不同网段之间的通信”。

那么，网段到底是什么？为什么设备之间有时候可以直接通信，有时候却必须“转一道路由”？路由器和交换机又是怎么各司其职、完成整个数据转发过程的？

这篇博客将通过理论结合实践的方式，带你理解 IP 网络中的网段概念，掌握交换机和路由器的基本功能，并通过 Cisco Packet Tracer 搭建一个三网段互联的网络结构，来演示整个通信流程的具体细节。

一、什么是“网段”？从 IP 地址与子网掩码说起

IP 地址是用于标识网络中设备的编号，由网络号和主机号两部分组成，总共 32 位，通常以四组十进制数字表示，每组之间用点 . 分隔，这种表示方法被称为点分十进制表示法，如：192.168.1.1。

在 IP 网络中，“网段”是指具有相同网络部分的一组 IP 地址。判断两个 IP 地址是否处于同一个网段，是通过将它们分别与子网掩码进行按位与（AND）运算得出的。

🎯 举个例子：

假设某台设备的 IP 地址是：192.168.1.1，子网掩码是：255.255.255.0

转换为二进制后进行 AND 运算：

1
2
3
IP地址：      11000000.10101000.00000001.00000001 (192.168.1.1)
子网掩码：    11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0)
与运算结果：  11000000.10101000.00000001.00000000 → 即 192.168.1.0

结果为 192.168.1.0，也就是说该设备位于 192.168.1.0 这个网段中。凡是计算结果同为 192.168.1.0 的 IP 地址，系统都会认为它们属于同一网段，他们之间的通信就属于网段内通信。

💡 补充说明：设备的 IP，究竟指的是“谁”的 IP？

当我们说“这台设备的 IP 地址是 192.168.1.10”时，其实更准确地说，这是这台设备的某一个“网络接口”的 IP 地址。

一个设备可能有多个网络接口（Network Interface），每个接口都可以被配置一个独立的 IP 地址和子网掩码，它们可以分别属于不同的网段。

🧩 例如：

  • 一台路由器可能有多个物理网口，比如 GigabitEthernet0/0 和 GigabitEthernet0/1，每个都可以连到不同的网段，配置不同的 IP。这个接口命名中的 GigabitEthernet 指的是接口类型，这里表示千兆以太网接口；第一个数字表示模块号或槽位号，第二个数字表示端口号或接口号。这个编号方式其实是为适应模块化设备而设计的，在高端设备中，每个“插槽”可以插一个模块；每个模块上可以有多个接口，从 0 开始编号。因此 GigabitEthernet0/1，表示的是模块 2 上的第 3 个千兆接口。
  • 一台笔记本电脑可能有：
    • 一个有线接口（Ethernet）
    • 一个无线接口（Wi-Fi）
    • 甚至还有一个虚拟 VPN 接口
  • 每个接口都可以拥有自己的 IP 地址，分别用于不同网络环境。

🔁 还有一个特殊的接口：回环接口（Loopback Interface）

  • 每个设备通常都有一个名为 Loopback 的虚拟接口，它不会实际连接到网络线缆，但他的表现和行为和物理网口基本一致。
  • 它的典型地址是：127.0.0.1，被称为“本地回环地址”或“localhost”。
  • 作用：用于测试网络协议栈是否正常工作，或者作为路由器配置中识别设备的逻辑地址。

📌 小结

类型 说明
物理接口（Ethernet、Wi-Fi） 连接实际网络，每个都可以有独立的 IP 和子网设置
虚拟接口（Loopback、VPN） 不依赖实际物理连接，通常用于本地通信或特殊用途
多接口设备 可以同时存在多个 IP，分别作用于不同网段，也可实现跨网段路由或桥接功能

所以说，一个“设备的 IP 地址”只是其某个网络接口的 IP，如果设备连接了多个网络，每个接口都需要被合理配置，才能实现通信功能。

🔍 小提醒：

虽然网络上可能存在多台设备使用了类似的 192.168.1.* 地址，但它们并不一定处于同一个“实际网段”。这是因为 IP 地址分为私有地址（Private IP）和公网地址（Public IP）。例如：

  • 192.168.0.0/16 是一个保留的私有地址范围，只能在局域网中使用，不会在互联网中传递。
  • 所以，即使不同网络中都有设备使用 192.168.1.1，只要它们不在同一个私有网段内，它们也无法直接通信。

🌐 网络地址与广播地址

在每个子网中，还有两个特殊的地址不能分配给终端设备：

  • 网络地址：代表整个子网，用于标识网络，而不是某个具体设备。 例如 192.168.1.0/24 中的 192.168.1.0 就是网络地址，这里的 /24 表示前24位为子网掩码。
  • 广播地址：用于向该子网中所有设备同时发送数据包。 在 192.168.1.0/24 中，广播地址为 192.168.1.255。

这两个地址都是系统保留的，不能分配给主机使用。

🧭 网关地址的约定

在实际配置中，每个子网内通常会保留一个 IP 地址作为“默认网关”，供该网段内的所有设备进行跨网段通信使用。也就是说，当进行跨网段通信的时候，子网内的设备会先将数据包发送到这个网关IP，再由网关设备将数据包转发到其他网络。

默认的做法是将子网内的第一个可用地址（如 192.168.1.1）分配给连接该网段的路由器接口，其他设备的默认网关就设置为这个地址。

举例：在 192.168.1.0/24 网段中：

  • 网络地址：192.168.1.0（不可分配）
  • 广播地址：192.168.1.255（不可分配）
  • 可分配主机地址范围：192.168.1.1 ~ 192.168.1.254
  • 默认网关通常设为：192.168.1.1

🧮 常见子网掩码及用途：

子网掩码 CIDR 表示 可分配主机数 用途说明
255.255.255.0 /24 254 最常见的局域网子网配置
255.255.255.252 /30 2 点对点连接，适合路由器间通信

💡 示例总结：

  • 192.168.1.10 + 255.255.255.0 → 所在网段：192.168.1.0/24
  • 10.0.0.5 + 255.255.255.252 → 所在网段：10.0.0.4/30

这些基本知识，是理解设备能否直接通信、是否需要路由器转发的基础。在下一节中，我们就将看看：如果两个设备在同一网段，它们之间是如何“聊天”的？

二、网段内通信：交换机如何帮我们进行“局域聊天”

当两台设备在同一个网段时，它们可以直接通信，这时候并不需要路由器的参与，只需要一台交换机将它们连接在一起就可以了。

在配置方面也非常简单。以下面的这个例子为例，我们有三台设备，它们的 Ethernet0 接口都连接到一台交换机上：

设备名称 接口 IP 地址 子网掩码
PC0 Ethernet0 192.168.1.2 255.255.255.0
Laptop0 Ethernet0 192.168.1.3 255.255.255.0
Laptop1 Ethernet0 192.168.1.4 255.255.255.0

我们在每台设备的接口上配置 IP 和子网掩码，并确保它们属于同一个网段（192.168.1.0/24）。这时，它们就可以直接互相访问了。

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🧠 交换机到底在做什么？

交换机是工作在 OSI 第二层（数据链路层） 的网络设备，它的主要作用是根据设备的 MAC 地址 来转发以太网帧。

❓ 什么是 MAC 地址？

MAC（Media Access Control）地址是每个网卡的唯一标识符，由厂商出厂时烧录，通常写作 00:D0:D3:64:90:D4 这样格式的十六进制串。它像是“物理地址”或设备的身份证。

📡 通信过程：从 PC0 ping Laptop0 会发生什么？

假设 PC0 想 ping Laptop0，过程如下：

  1. PC0 先判断是否同网段
    • IP 与子网掩码进行 AND 运算，发现 192.168.1.2 和 192.168.1.3 同属 192.168.1.0/24
  2. PC0 查本地 ARP 缓存
    • 如果没有找到 Laptop0 的 MAC 地址，PC0 就会广播一个 ARP 请求
  3. 交换机收到广播
    • 交换机会将这个广播帧发送到所有端口（除了来源端口）
    • 同时，记录 PC0 的 MAC 和端口到 MAC 地址表中
  4. Laptop0 响应 ARP
    • 回复自己的 MAC 地址，PC0 更新 ARP 表
    • 交换机同时记录 Laptop0 的 MAC 和端口
  5. PC0 发送 ping 包（ICMP）
    • 使用目标的 MAC 作为帧的目标地址，发送出去
    • 交换机查 MAC 表，定向转发给 Laptop0

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🔁 问题1：交换机内部有什么？它是怎么知道谁是谁的？

交换机内部维护了一张 MAC 地址表（MAC Address Table），记录的是：

1
<交换机端口> ↔ <设备的 MAC 地址>

它不关心 IP，也不关心设备是谁和谁通信，它只关心哪个 MAC 是从哪个端口进来的。例如：

交换机端口 MAC 地址
Fa0/1 00:D0:D3:64:90:D4
Fa0/2 00:11:22:33:44:55

这张表是动态学习的，设备第一次发送数据时，交换机会记录来源 MAC 和入口端口。

🔍 问题2：那每台 PC 自己记录的 MAC 又是什么？会记录交换机端口吗？

不会！PC 维护的是一张 ARP 表，记录的是：

1
<IP 地址> ↔ <目标设备的 MAC 地址>

当你输入 ping 192.168.1.3 时，PC 其实并不知道这个 IP 对应的 MAC 地址，它会发送一个ARP 广播请求，询问：

“192.168.1.3，请问你是谁？你的 MAC 地址是多少？”

目标设备（如果 IP 匹配）就会回应自己的 MAC 地址。PC 收到响应后，就会将这个对应关系记录在 ARP 表中。

📌 注意：PC 只知道 IP 和 MAC 的关系，交换机负责 MAC 和端口的对应关系，它们互相配合实现转发。

📟 问题3：怎么查看这些表？

在交换机中查看 MAC 地址表：

进入 CLI，输入：

1
show mac address-table

输出类似：

1
2
3
4
Vlan    Mac Address       Type        Ports
----    -----------       --------    -----
   1    00d0.d364.90d4    DYNAMIC     Fa0/1
   1    0011.2233.4455    DYNAMIC     Fa0/2

说明 MAC 地址为 00:D0:D3:64:90:D4 的设备是通过 Fa0/1 接入的。

在 PC 上查看 ARP 表（IP ↔︎ MAC 映射）：

在 PC 的命令行里输入：

1
arp -a

你会看到：

1
2
Internet Address         Physical Address      Type
  192.168.1.3           00-d0-d3-64-90-d4     dynamic

🧭 小结：交换机和主机如何各司其职

设备/模块 记录内容 用途
PC 主机 IP ↔︎ MAC（ARP 表） 把“逻辑地址”翻译为“物理地址”
交换机 MAC ↔︎ 端口（MAC 表） 把帧转发到正确的物理端口

✅ 主机知道“你是谁”，交换机知道“你在哪”。

下一节我们将探索：当目标设备不在同一个网段时，PC 又该怎么办？此时，交换机就“管不到了”，需要更聪明的设备——路由器登场。

三、网段间通信：路由器如何帮我们和“陌生人”打交道

在上一节中我们已经看到，只要设备在同一个网段内，通过交换机和 ARP 协议，它们就可以直接“聊天”。但现实中，不同子网之间的通信才是互联网通信的真正核心。这时候，就需要引入“路由器”这个能帮我们跨子网转发数据的设备。

📌 网络拓扑概览

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我们使用 Cisco Packet Tracer 搭建了一个包含三个子网的网络拓扑：

  • 每个子网包含一台路由器 + 一个交换机 + 两到三台终端设备
  • 三台路由器之间通过点对点链路连接（使用 /30 子网）
  • 每个子网配置了独立的 IP 地址段，不能直接通信，需要通过路由器转发
子网 主机 IP 范围 路由器 LAN 口 IP
子网 A 192.168.0.10 ~ .11 192.168.0.1
子网 B 192.168.1.10 ~ .11 192.168.1.1
子网 C 192.168.2.10 ~ .12 192.168.2.1
路由器间链路 网段 使用接口 IP 地址
Router0 ↔︎ R1 10.0.0.0/30 G0/1 ↔︎ G0/1 10.0.0.1 ↔︎ 10.0.0.2
Router1 ↔︎ R2 10.0.0.4/30 G0/2 ↔︎ G0/1 10.0.0.5 ↔︎ 10.0.0.6

🧩 网段内配置：加上“默认网关”的那一步

设备在同一个网段时，我们只需要配置每台 PC 的 IP 和子网掩码，它们就可以通过交换机直接通信。然而，在有路由器参与的网络中，我们还必须配置一个额外参数：默认网关（Default Gateway）。

❓ 什么是“默认网关”？

默认网关是主机在不知道目的地址属于哪个具体网段时，用来“兜底转发”的网络出口地址。

在实际部署中，默认网关就是你所在子网连接的那台路由器的接口地址。主机并不负责决定复杂的转发路径，它只知道：

“这个地址我不认识，那我就交给默认网关吧。”

默认网关的工作机制大体可以总结为：

  • 当设备发送一个数据包，先通过子网掩码判断目标 IP 是否与自己在同一网段
  • 如果在同一网段：直接通过 ARP 获取 MAC，局域网通信
  • 如果不在同一网段：封装数据帧给“默认网关”的 MAC 地址，让它来帮忙转发
  • 所以，没有默认网关，就无法进行跨网段通信

比如对于 PC0 来说：

  • ping 192.168.0.11（同网段）→ 直接发

  • ping 192.168.1.11（不同网段）→ 没有明确路由 → 发给默认网关 192.168.0.1

在 Windows 上，可以通过 ipconfig 来查询各个网口的默认网关。PC 通常只有一个默认网关，而路由器可以有手动设置多个网关，可以有多个“下一跳”，通过静态或动态路由手动指定每个网段怎么走，在后文关于路由器的部分会更详细介绍。

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PC 所属网段 IP 地址 默认网关
PC0 192.168.0.0/24 192.168.0.10 192.168.0.1
PC2 192.168.1.0/24 192.168.1.10 192.168.1.1
PC5 192.168.2.0/24 192.168.2.11 192.168.2.1

🚧 路由器配置（一）：接口配置（网口 IP 和子网设置）

路由器之所以能够连接不同网段，正是因为它具备多个网络接口（也称为端口或网口），每个接口都可以连接一个独立的网段，并配置不同的 IP 地址与子网掩码。

📌 什么是“接口配置”？

接口配置，指的是为路由器的每一个连接口分配对应的 IP 地址与子网掩码，以便它能正确接入某个网络、并参与通信。

你可以理解为：

“每个网口就是路由器的耳朵，只有配置好 IP 地址，它才能听懂这个网段的‘语言’。”

🧱 示例：配置连接子网 A 的 LAN 接口

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以网段 A 为例（连接了 PC0 和 PC1），它们的配置如下：

设备 接口 IP 地址 子网掩码
PC0 192.168.0.10 255.255.255.0
PC1 192.168.0.11 255.255.255.0
Router0 LAN 口 192.168.0.1 255.255.255.0

✅ 我们通常把路由器在局域网内的 IP 设置为网段内的第一个地址（例如 .1），并作为默认网关使用。

🔗 接下来：连接其他路由器（点对点链路）

除了连接子网，路由器之间也需要互相通信。这种连接通常是点对点连接，即两个路由器直接通过一根线缆相连，没有其他设备参与。在这种情况下，我们可以使用非常小的子网，只包含两个主机地址，节省 IP 资源。

📌 点对点链路配置原则：
  • 使用 /30 子网掩码（255.255.255.252），可用地址仅 2 个（用于两端路由器）
  • 每对接口分配一个唯一的点对点网段

例如：

链接 接口名 IP 地址 子网掩码
Router0 ↔︎ Router1 G0/1 ↔︎ G0/1 10.0.0.1 ↔︎ 10.0.0.2 255.255.255.252

Router1 侧则配置为 10.0.0.2，掩码相同。

🧠 总结一下接口配置的基本原则：

接口类型 IP 地址设定 子网掩码 用途
连接子网的口（LAN） 与子网其他设备处于同一网段 一般为 /24（255.255.255.0） 为该网段内设备提供出入口
路由器间链路（WAN） 与对端接口处于同一点对点网段 一般为 /30（255.255.255.252） 建立跨子网通信的“中继”

通过正确地配置这些接口，路由器才能够“听懂”来自不同网段的流量，并做好准备去转发它们。

🧭 路由器配置（二）：配置路由规则，让网络“通起来”

我们知道路由器之所以被称为“路由”器，是因为它的核心工作就是：做路由（Routing），即判断一个数据包该走哪条路径才能抵达目标。

📦 路由器工作在哪一层？

路由器是工作在 OSI 模型的第三层（网络层） 的设备，它处理的就是 IP 地址层面 的信息，而不是 MAC 层（交换机）或物理层（网线）上的内容。

🔍 什么是“路由”？

“路由”本质上就是：

为数据包规划一条从“源地址”到“目的地址”的最合理路径。

这条路径并不一定是一条物理线缆，而是可能要经过多个网络设备（路由器），跳过多个网段，最终找到“最合适”的下一跳。

📚 路由功能是靠什么实现的？

路由器内部维护着一张名为“路由表（Routing Table）”的结构，它就像是一个导航地图，记录着：

“要去哪个网段，应该通过哪个接口、发给哪个下一跳。”

每当收到一个 IP 包，路由器就会查这张表，决定转发路径。

🧾 路由表的内容长什么样？

可以通过命令：

1
show ip route

在路由器的 CLI 中查看当前路由器的完整路由表。

例如，Router0 的路由表可能如下所示：

1
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5
6
7
8
Router# show ip route

Codes: C - connected, S - static, R - RIP, O - OSPF, ...

C    192.168.0.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/0
S    192.168.1.0/24 [1/0] via 10.0.0.2
S    192.168.2.0/24 [1/0] via 10.0.0.2
C    10.0.0.0/30 is directly connected, GigabitEthernet0/1

路由表中的每一项都代表了一个“怎么去”的路径信息, 比如对于:

✅ S 192.168.1.0/24 [1/0] via 10.0.0.2

其各字段的含义为:

字段 含义
S 路由类型：Static（静态路由）
192.168.1.0/24 目标网络：你想要到达的目的网段
[1/0] 跃点数（Administrative Distance / Metric）：1 表示静态路由的默认值
via 10.0.0.2 下一跳地址：表示包应该先发到谁（Router1）

📌 这条的意思是：“要访问 192.168.1.0/24，就把包转发给 10.0.0.2。”

看路由表，就像在读“交通指引”，每条都是“去哪里，走哪条路”的说明书。

🔖 路由表中的三类常见路由类型

我们在查看路由器的路由表时，会看到类似这样的代码前缀：

符号 类型 含义
C Connected（直连） 该网段由某个接口直接连接上
S Static（静态） 手动添加的转发路径
R RIP 动态路由 通过 RIP 协议自动学到的路由
✅ C - Connected（直连路由）

当你在某个接口上配置了 IP 地址后，系统会自动把该网段加入到路由表中。比如在上一节中我们设置了 Router 0 的网口 0 的 IP, 那么路由表中就会自动生成：

1
C 192.168.0.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/0

表示：Router0 直接连接了 192.168.0.0/24 这个网段，不需要中转，直接转发。

✅ S - Static（静态路由）

静态路由是你通过命令 手动添加的路由路径，告诉路由器：“如果你要去某个网段，就把包交给这个下一跳。” 比如我们设置 Router 0 的静态路由, 规定如果数据包要去 192.168.2.0/24，就请把包交给 10.0.0.2（Router1 的地址）, 这个条目就会出现在路由表中：

1
S 192.168.2.0/24 [1/0] via 10.0.0.2
✅ R - RIP（动态路由协议）

如果你在多个路由器上开启了 RIP 协议，它们就会自动相互交换自己的路由表，学习到“我虽然没直接连接这个网段，但我知道谁能到那儿”。

📍示例：

Router2 直连了 192.168.2.0/24，Router1 通过直连知道这个网段。 如果 Router0 和 Router1 启用了 RIP 协议：

  • Router1 会告诉 Router0：“我能通往 192.168.2.0”

  • Router0 的路由表就会自动添加：

1
R 192.168.2.0/24 [120/2] via 10.0.0.2

这时候，Router0 没有直接连到 192.168.2.0，也没手动配置，但能自动学会怎么走，这就是动态路由的强大之处。

🧠 小结：可以这样理解这些路由条目
类型 你配置了吗？ 是否自动加入？ 来自哪里？
C 配了接口 IP ✅ 是 路由器接口自动发现（直连）
S 手动添加 ❌ 否 你通过 ip route 命令指定的路径
R 开启 RIP 协议 ✅ 是 从邻居路由器动态学来的信息
📌 路由表的匹配规则是怎样的？

当一个数据包到达路由器时，路由器会：

  1. 查看目的 IP 地址
  2. 在路由表中查找最精确匹配（最长前缀匹配）的条目
  3. 找到对应的“下一跳”或“出接口”
  4. 将包发出

🧱 示例：在 Router0 中配置静态路由

在实验网络拓扑中，我们使用的是最常见也最基础的 静态路由（Static Route）。

  • 为什么选它？因为结构清晰、配置简单，非常适合学习与演示。
  • 所有跨子网通信的路径，都由我们手动告诉路由器：“你要去哪，就走哪个下一跳”。

比如，我们在 Router0 的 Config 页面 → Routing → Static 路由配置中，添加了两条静态路由：

  • 去往 192.168.1.0/24 走 10.0.0.2（Router1）
  • 去往 192.168.2.0/24 走 10.0.0.2（Router1 再转发）

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这些配置告诉 Router0：

“如果你想找 192.168.1.0 或 192.168.2.0 的主机，请把包发给 10.0.0.2，那是 Router1，它知道怎么继续转发。”

🔄 路由配置为什么必须是“双向”的？

✅ 单向路由：请求能发出去，但回应回不来！

举个例子：

  • PC0 想访问 PC5，发出 ping 请求 → 包从 Router0 → Router1 → Router2，成功发出
  • 但是如果 Router2 没有返回路径的静态路由，回应包就找不到“回家的路”，最终通信失败！

📌 路由器不会自动记住“谁来找过我”，它必须靠完整的路由表，才能把回应也转发回去。

所以，每个方向都必须配置对应的路由，才能实现双向通信。

📘 小结：静态路由配置原则
步骤 操作内容
1. 识别目标网段 明确你想让路由器通向哪个子网
2. 指定下一跳 IP 告诉路由器“包发给谁”
3. 配置双向路由 每个涉及通信的路由器都需要添加相应静态路由
4. 验证配置 使用 show ip route 命令查看路由表是否正确

🛰️ 从 PC0 ping PC4，数据包是怎么“翻山越岭”的？

经过前面的学习，我们已经知道了交换机怎么工作、路由器怎么转发、默认网关的意义以及路由表的功能。那么现在我们来一个真实例子，以 ping 为起点，看看数据包是如何从 PC0 发往 PC4，并最终完整返回的。

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📍 网络环境：

  • PC0：192.168.0.10，默认网关：192.168.0.1
  • PC4：192.168.2.10
  • 路由路径： PC0 → Switch0 → Router0 → Router1 → Router2 → Switch2 → PC4

🔄 步骤一：PC0 构建数据包

  1. PC0 判断目标 IP 192.168.2.10 是否在同一网段（通过掩码与运算）
  2. 发现不在同一网段 → 查 ARP 表，没有网关地址的 MAC → 发出 ARP 请求
  3. 路由器 Router0 接收到广播 → 回复自己的 MAC 地址
  4. PC0 构造 ICMP Ping 包，封装成帧：
    • 源 MAC：PC0
    • 目标 MAC：Router0 的接口（192.168.0.1）
    • 源 IP：PC0 的 IP
    • 目标 IP：PC4 的 IP

🔄 步骤二：交换机转发帧

  • Switch0 根据 MAC 表，将帧定向转发给 Router0
  • Router0 接收到帧，解封装得到 IP 数据包

🔁 步骤三：Router0 查路由表

1
show ip route

发现：

1
S 192.168.2.0/24 via 10.0.0.2

→ 决定下一跳是 Router1 的接口：10.0.0.2

  • Router0 封装新帧：
    • 源 MAC：Router0（G0/1）
    • 目标 MAC：Router1（G0/1）→ 如果没有，则先发 ARP 请求
  • 发出数据包到 Router1

🔁 步骤四：Router1 查路由表

  • 目标是 192.168.2.10

  • 查路由表，发现：

    1
    S 192.168.2.0/24 via 10.0.0.6

→ 决定下一跳是 Router2（10.0.0.6）

  • 封装新帧，发往 Router2 的 MAC 地址

🔁 步骤五：Router2 查路由表

  • Router2 直接连接了 192.168.2.0/24（直连路由）
  • 解封装，判断目标 IP 在本地网段
  • 查 ARP → 找到 PC4 的 MAC 地址
  • 重新封装帧，发往 Switch2 → 再转发给 PC4

✅ 步骤六：PC4 收到 ping 请求 → 回复 Echo Reply

  1. 构造 ICMP Echo Reply（回复）
  2. 目标 IP 是 192.168.0.10，与自己不在同一网段 → 查默认网关（192.168.2.1）
  3. 向 Router2 发出帧，交给它转发回 PC0

🔁 步骤七：数据包反向返回

  • Router2 → Router1 → Router0 → Switch0 → PC0
  • 每一跳都重复查路由表、封装帧、发 ARP（如果需要）等操作

✅ PC0 收到 Echo Reply，ping 成功！

最终，PC0 的屏幕上显示：

1
2

Reply from 192.168.2.10: bytes=32 time<1ms TTL=...

这就说明：整个网络配置正确，数据包已经成功“来回通关”。

🧠 小结：一次跨网段通信涉及到什么？

网络组件 功能
PC0 判断网段、查 ARP、发送数据到默认网关
交换机 负责本地网段内的 MAC 地址学习与帧转发
Router0 查路由表、封装、转发到下一跳
Router1 中转转发，根据静态路由或动态学习的路由表决定方向
Router2 最终送达目的网段，交给目标主机
PC4 构造回应包，反方向走同样的路径回去

🧾 小结

通过本篇博客，我们首先理解了“网段”的基本概念：IP 地址配合子网掩码，用于划分不同的网络范围。在每个网段中，地址的分配、网络号、广播地址以及默认网关的设置，共同决定了网络中设备如何识别彼此、判断对方是否属于“本地邻居”，这是后续通信判断的基础。

随后我们讲解了网段内的通信机制，交换机作为二层设备，负责根据设备的 MAC 地址进行数据帧的学习和转发。它本身不需要任何配置，只要将设备连接到交换机上，并确保 IP 地址和掩码设置在同一网段，通信就能顺利进行。ARP 协议在这个过程中起到了桥梁作用，帮助设备获取目标 IP 对应的 MAC 地址。

最后是网络的核心——路由器，它工作在三层，连接多个子网。每个接口可以配置不同网段的 IP 和掩码，负责将跨网段的数据进行转发。我们学习了如何配置接口 IP、添加静态路由，了解了路由表的作用及路由类型（直连、静态、动态），并通过一次从 PC0 到 PC4 的 ping 实验，完整梳理了数据包在多个设备间的转发路径，也明白了为什么路由必须双向配置。至此，一个完整的网络通信流程便清晰呈现。