提问：最近学习网络层协议，一直不理解不同子网的机器如何通信，请大佬指教

[zhyf2901]

问题：子网 A 的机器如果向子网 B 机器发送数据

网络结构

• 路由器 A （广域网 ip：116.153.22.1 ）

  • 机器 1 （内网 ip：192.168.1.2 ） 内网网关（ 192.168.1.1 ）
  • 机器 2 （内网 ip：192.168.1.3 ）内网网关（ 192.168.1.1 ）

• 路由器 B （广域网 ip：116.153.22.2 ）

  • 路由器 C （内网 ip\网关：192.168.1.2 ） 内网网关（ 192.168.1.1 ）
    • 机器 3 （内网 ip：192.168.0.100 ）内网网关（ 192.168.0.1 ）
    • 机器 4 （内网 ip：192.168.0.101 ）内网网关（ 192.168.0.1 ）
  • 路由器 D （内网 ip\网关：192.168.1.3 ）内网网关（ 192.168.1.1 ）
    • 机器 N

如果机器 1 和机器 3 首次通信，流程是什么样的。。

我理解的流程：

1. 机器 1：构造 ip 报文， 源 ip：192.168.1.2 目标 ip：116.153.22.1
2. 机器 1：arp 协议，寻找目标 ip 的 mac 地址，找到路由器 B mac
3. 机器 1：构造数据包 发送到路由器 A ，
   • 源 mac：机器 1
   • 目标 mac：路由器 B
   • 源 ip：192.168.1.2
   • 目标 ip：116.153.22.1
4. 路由器 A: 到这里就理解不了了，已知的数据包内容完全定位不到 机器 3 ，甚至定位不到路由器 C

已阅读资料： https://cloud.tencent.com/developer/article/1173761 https://blog.csdn.net/qq_42911741/article/details/132514748

[twl007]

有路由表 一级一级找下去 直到最后发给路由器 B 然后由 B 发送给 C

实际更复杂 建议先去了解一下各种路由交换协议 对路由器之间怎么交换信息先有个了结

问题不是怎么找到 C 而是路由器之间如何交换信息来知道 C 在哪里

[defunct9]

说来话长。放弃

[luoyide2010]

跨网段通信主要靠路由，能不能找到路由器 C ，就得看双方路由表有没有到达目的地的路由

流程大概是这样的（有点久没接触，不一定全对）：

机器 1 发现是跨网段的，而且自己路由表没用到机器 3 的路由，就会获取网关 MAC 地址，构建数据包发给路由器 A ，让路由器 A 处理这个数据包（如果有机器 3 有到目的地的路由，就发给路由表中的 下一跳地址，让下一跳处理）

数据包到达路由器 A ，路由器查找自己的路由表，如果路由器有相关网段的路由，就发给该路由的下一跳，没有则发给默认网关处理。

循环上面步骤，找到目标就能通信，找不到就没法通信

[SWALLOWW]

我也不熟，但是路由起和路由器之间会通过 bgp 或者 ospf 之类的协议构建路由表，然后 A 就知道 B 了，B 自己再发给内部的路由

[wy315700]

机器 1 和 3 因为处在两个不相连的私网里，所以无法直接通讯，需要机器 3 在路由器 B 上面做一个端口映射。

连接过程是
1. 机器 1：构造 ip 报文， 源 ip：192.168.1.2 目标 ip：116.153.22.2
2. 机器 1 在路由表里没有发现这个包的路由，于是把包发给网关 192.168.1.1 。也就是路由器 1
3. 路由器 1 寻找路由表，经过广域网把包发给路由器 B 。
4. 路由器 B 寻找端口映射表，发现这个包要转发给机器 3 ，但是机器 3 和路由器 B 不在一个网段内，于是寻找路由表发现 192.168.0.100 的下一级节点是路由器 C ，于是把包交给路由器 C 。
5. 路由器 C 经过 arp 协议，寻找 机器 3 的 mac 地址，把包发给机器 3.

[zhangsanfeng2012]

实际上机器 1 和机器 3 是不能直接通信的

[dog82]

我的网络知识极度匮乏，我只知道局域网内不要 ip ，直接在数据链路层通信就行；跨网段就得配 IP 走网络层了

[EchoWhale]

机器 3 和机器 1 在不同的广域网下.
如果能直接通信的话, 就不用费那么大劲要公网 ip 了

[me1onsoda]

还有端口，你数据包里没提到。定位到机器 3 是路由器 B 的工作，内部有一种端口和 mac 地址的映射表，比如机器 3 暴露 8080 端口，路由器 B 就记录 23333：机器 3 的 mac 地址，端口 8080 。机器 1 的目的端口就是 23333 ，路由器 B 收到 23333 端口数据就转给机器 3 的 8080 端口

[EchoWhale]

你第一步就错了吧.
1. 机器 1(192.168.1.2)构造 ip 报文, 目标地址应该是机器 3(192.168.0.100)
2. 机器 1 的网关发现目标是个保留地址, 丢掉

[luzemin]

正好之前写过这么一篇很切题的 https://www.cnblogs.com/talentzemin/p/17616090.html
可以看看

[f6x]

吾有一神物可解君愁, 名曰:traceroute

[qingcheng]

首先提问的结构部门不明确，机器 1 和路由器 C 有着相同的内网 IP 和网关（机器 2 和路由器 D 同理）

那么对结构有以下猜测：
路由器 A 与路由器 B 的局域网 IP 地址、网关地址相同，通过广域网互相访问，不能通过内网直接访问

基于上述的猜测，仅当机器 1 和机器 3 之间进行了 NAT 穿透或路由器配置了转发规则的情况下可以通讯：

1. 机器 1 和 机器 3 通过穿透在路由器上打开映射端口
2. 机器 1 请求访问 路由器 B （广域网 ip：116.153.22.2 ）对应的端口，不在本地转发表内，丢给默认网关路由器 A
3. 路由器 A 把数据法送给它的默认网关（广域网不应该是局域网）
4. 路由器 B 收到广域网网关发送的数据，根据转发规则和端口号将数据转发给机器 3

[zhyf2901]

@me1onsoda
@wy315700
网络层数据包有端口的话，我感觉稍稍好理解一些了， 但引申出几个问题
1 、ip 层或网络层有端口的概念吗，貌似看网上各种资料都说端口是 tcp 层的概念
2 、如果要在路由器映射到子网机器的端口， 那端口数量是不是有限的， 如果子网机器多，或者是机器本身开放端口比较多，65535 个端口会不会不够用

[me1onsoda]

@EchoWhale #10 目的地址是个内网 ip ，你觉得路由器该怎么做转发

[EchoWhale]

@me1onsoda 我觉得路由器应该丢掉这个包.

[sentinelK]

“如果机器 1 和机器 3 首次通信，流程是什么样的。。”

答：在既有网络结构，且不借助其他手段的前提下（设置转发，或者中转服务等），不能通信。

你可以把内网地址，理解成你的“门牌号”。外网地址，理解为小区地址。
机器 1 只知道机器 3 住在 1001 ，他是不可能找到机器 3 的。

所以：
要么需要在路由器 B 、C 进行转发设置。同时改变机器 1 的请求位置。
要么做一个转发服务，机器 1 和 3 都面向 server 通信。

[xzysaber]

少了一些流程吧。
并且"机器 1：arp 协议，寻找目标 ip 的 mac 地址，找到路由器 B mac"，这里应该是找到路由器 A 的 MAC 。

[MozzieW]

你的理解是对的，少的那部分不会是因为那个属于额外的知识：内网穿透、端口转发
1. 192.168 段是内网（局域网），你已经知道机器 1 构造的时候要用广域网 IP 了。第一步的 目标 IP 应该是 116.153.22.2 （路由器 B ），应该是写错了？
2. 路由器 B 收到的是来自路由器 A 的请求，它并不知道 机器 1.假设我们请求的端口是 8080 ，路由器 B 也不会处理这个请求，因为它上面没有提供这个端口的服务。
3. 目的是机器 3 收到，那么这个信息要给路由器 B 知道。所以需要在路由器 B 上配置端口转发，这样路由器 B 能把来自 8080 端口请求转发给 机器 3. 这个逻辑要不要在路由器 C 上配置呢？我理解还有看路由器 B 和路由器 C 之间的配置（超纲了，我不会）
4. 对路由器 B 而言，它一直和路由器 A 交流；路由器 A 也只和路由器 B 交流。至于机器 1 和机器 3 ，是路由器内部根据不同端口做了转发。

[hxysnail]

主机和路由的工作流程都一样：

1. 从 IP 包中取出目的地址，然后查询路由表，看下一跳的地址 N 是什么？
2. 接下来，通过数据链路层，把 IP 包发给下一跳 N ，步骤如下：
- 执行 ARP 协议，查询下一跳 N 的 mac 地址；
- 封装数据链路层帧，将 IP 包发给下一跳，目的 mac 地址是上一步通过 ARP 协议查询到的。

具体可以参考这篇文章： https://fasionchan.com/network/ip/routing/