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

[zhyf2901]

@MozzieW 是写错了，目标 ip 是 116.153.22.2

[wy315700]

@zhyf2901
ip 层或网络层没有端口
端口是 tcp 或者 UDP 上面的

你的路由器 AB 和路由器 C 其实是不同的东西。
路由器 AB 其实是网关。链接了你内网和外网并且进行了地址转换。
路由器 C 其实应该叫做三层交换机。

65535 个端口会不会不够用

现在都是对称 nat ，够用了。

[gefranks]

如果我没理解错的话, 这个网络 A, B 里面都有 192.168.1.x 这个子网, 从机器 3 的包在回 1 的时候在 C 都会有问题, overlap 了.
以前 cisco press 有本书, ip addressing fundamentals 对 ipv4 这块讲的不错.
Cisco Packet Tracer 可以模拟.

[proxytoworld]

如果发送的数据包不是自己的 IP ，会根据路由表查询，在自己路由表里面没有，则会发给默认路由，数据包到了路由器，路由器会查询自己的路由表，这个路由表根据各种算法来的。

[Tumblr]

推荐 YouTube 的一个频道： https://www.youtube.com/@PowerCertAnimatedVideos

OP 提出的这个例子中，既涉及到了路由，也涉及到了地址转换，还是个相对比较复杂的场景，建议先从同一局域网下不同 subnet 的开始分析。

[Cu635]

重修本科的网络基础课程吧。

[royking930911]

Cisco Packet Tracer 模拟器跟一下就知道了
楼主这个拓扑图跟广域网没啥关系 机器 1 和 3 通信根本不会走到广域网上去
可以这么理解 路由 CD 相当于挂在路由 A 下面
机器 3 4 N 向机器 1 2 发数据这个很简单，直接数据包往网关地址丢就行了 路由器拆包以后发送到对应端口 因为下层网络是知道上层网络的出口地址的 就是内网网关
关键是机器 1 2 向 3 4 N 发数据
由于路由器 A 并不知道 192.168.0.0 这个子网的路径 需要在路由器 A 设置路由表 将 192.168.0.0 的数据丢到 192.168.1.2 这个地址

[shilyx]

1 访问 3
情况 1 ，3 在自己的外网网关做端口映射
情况 2 ，3 在自己的外网网关那做 DNAT
情况 3 ，3 和 1 进行 udp 打洞
情况 4 、1 和 3 经 1 或 3 的外网或第三方加入一个 vpn

[lcy630409]

就和邮局的系统一样，网络寻址 通俗讲很简单的
而且你的理解有问题，要分层次理解，不要放一起混淆
而且路由器 C 和 D 有问题，路由器 C 和 D 的 ip 应该是 B 网段的，才能联通，CD 的网关应该是 B

你说的这段网络层（ ip 层）的流程就是：
机器 1 根据自身路由表 找 116.153.22.2 因为没有该路由 所以走默认路由（路由器 192.168.1.1 ）
路由器 A 收到你的消息之后会在根据自身路由表找寻 116.153.22.2 ，没有的话 还是走默认路由 也就是运营商，一路找过去，一直抵达路由 B ，至此完成网络层的链接

在传输层来讲
在路由器 A 收到机器 1 的数据（访问 116.153.22.2:80 ）的时候 路由器会记录机器 1 的发出端口（比如 6666 ），再根据自己的安全等级（ nat 类型）来选择一个端口（比如 nat 为 full 那么出发端口同样是 6666 ）发到 116.153.22.2 ，这就是 nat 映射表（ 192.168.1.2:6666->116.153.22.1:6666 ），此时数据经过网络层的方法达到路由器 B
路由器 B 解析数据 发现有 nat 数据，就根据自身的映射表查找访问端口 6666 是否有记录，没有就找默认转发（ DMZ ），DMZ 也没有就断开链接，有记录的话就转发到相应的 ip 上去，这个相应的 ip 如果还是路由类型 继续上述步骤，如果是最终终端 就根据自身端口是否打开来接不接数据

[lcy630409]

再通俗一点 打个例子，ems 快递
什么 ARP 这些 接口层 你可以理解为现实中 你和本地邮局之间的物理路径，就是区你最近的邮局的路
ip 网络层 可以理解为你的地址 门牌号，能让本地邮局的快递员找到你
UDP TCP 传输层 可以理解为信封 信封上写着地址和包裹着内部数据 ， 在快递员把信封给你的时候 你知道要给谁（收件人是你家谁）
http dns 这类 应用层 就是内部数据，最终收件人拿到信封 拆开后 看了信件内容 才能知道对方发了个啥 再根据自身的功能回啥信

[kalinzhang]

之前上网络课程有一个 lab 就是做的路由，如果想动手的话推荐一个小软件 https://mininet.org/；可以本机搭一个虚拟网络，跑几个现成的小 server 然后 traceroute 看一看

[evill]

可以看看 calico 的 IPIP ，讲解的很清晰

[cybort]

我理解楼主不是要问不同网段的机器怎么通信，而是没有公网 ip 的机器怎么通信。其实本来是不可以的，因为有了 NAT 把局域网上的机器视作公网出入口的机器的一个应用，才能相互通信，但这都属于是补丁，你自己做个私有协议也可以实现。

[ben666]

1. 同一个子网内的主机可以通过 ARP 寻址，直接通讯
2. 跨子网，需要先把报文发给网关（可以是路由器、交换机等网络设备），网关再转出去

抓包分析一下有助于理解，如果能读 C 代码，可以直接看看这部分协议栈代码
dperf 测试仪的协议栈比较简洁，可以看看 ARP 、ICMP 、UDP 是怎么实现的
https://github.com/baidu/dperf

[shoco]

上课没好好听

[goodryb]

简单看了下，你是 2 层、3 层混在一起，你都提到子网，那就好好看 3 层路由转发的逻辑，跟 mac 、arp 没啥关系

本机有路由表、 路由器也有路由表，都是按照路由表来转发的

[zhaoxiaofeng]

基础有点差，可以先搜下二三层转发，把流程弄清

[xwwsxp]

https://www.greengeeks.com/support/article/how-to-run-a-traceroute-on-windows-mac-or-linux/

[EvanQu]

https://sspai.com/post/64634
可以看下 一共 7 篇
小白也能看懂的网络基础 由浅到深

[zchyit]

1 、机器 1 在 TCP/IP 层判断与机器 3 不在同一子网，于是将数据包转发给默认网关（即路由器 A ，机器 1 通过 ARP 获取默认网关的 MAC ，并填充到报文中，此时源目 IP 分别是 192.168.1.2 和 116.153.22.2 ）。
2 、默认网关（路由器 A ）收到报文，发现目的 MAC 是自己，于是收下，转交 TCP/IP 层处理。默认网关（路由器 A ）发现目的 IP 在不同子网，同样转发给自己的默认网关 116.153.22.X ，并做 NAT 地址转换（此时源目 IP 分别是 116.153.22.1 和 116.153.22.2 ），接下来过程在 ISP 内部，我们快进到路由器 B 的上一跳。
3 、此时报文到达路由器 B ，需要根据 IP 和端口做 NAT 地址转换（此时源目 IP 分别是 116.153.22.1 和 192.168.0.100 ），转发到机器 3 （这里只考虑这是一次正常的回包，如果机器 1 是首次通信，还涉及内网穿透知识，背景不详，不作展开）。

依稀记得是这样的，可能有一些细节没提到。