Понимание того, как данные перемещаются по сети, является основополагающим для сетевых технологий. Это путешествие, часто называемое путем пакета, включает скоординированные усилия различных протоколов и оборудования. Проследим путь пакета в двух распространенных сценариях: связь внутри локальной сети и связь с внешней сетью.
Путь пакета внутри локальной сети
Когда устройство отправляет пакет другому устройству в той же локальной сети, процесс относительно прост.
- Сначала отправляющий узел проверяет, находится ли IP-адрес назначения в той же подсети, сравнивая его с собственным IP-адресом и маской подсети.
- Для отправки пакета узлу необходимы четыре ключевых элемента информации: исходный IP, IP назначения, MAC-адрес источника и MAC-адрес назначения. Изначально узел не знает MAC-адрес конечного узла.
- Узел использует Протокол разрешения адресов (ARP) для поиска недостающей информации. Он широковещательно рассылает ARP-запрос в локальной сети с вопросом, какое устройство имеет целевой IP-адрес. Соответствующее устройство отвечает своим MAC-адресом.
- Теперь, когда MAC-адрес назначения известен, пакет полностью адресован и может быть отправлен непосредственно на конечный узел в локальной сети.
Путь пакета к внешней сети
Когда пакет предназначен для устройства за пределами локальной сети, процесс включает маршрутизаторы для пересылки пакета.
- Отправляющий узел определяет, что IP-адрес назначения не находится в его локальной сети. Поскольку широковещательные ARP-запросы ограничены локальной сетью, узел не может напрямую обнаружить MAC-адрес конечного получателя.
- Узел обращается к своей таблице маршрутизации. Поскольку для внешнего IP-адреса нет конкретного маршрута, он использует маршрут по умолчанию, который указывает на шлюз по умолчанию (маршрутизатор). Пакет подготавливается с исходным и конечным IP-адресами. Однако MAC-адрес назначения устанавливается как MAC-адрес шлюза по умолчанию. Если MAC-адрес шлюза неизвестен, узел использует ARP для его поиска.
- Как только пакет достигает маршрутизатора, маршрутизатор анализирует IP-адрес назначения и обращается к собственной таблице маршрутизации, чтобы определить следующий переход на пути пакета. Затем маршрутизатор перезаписывает MAC-адреса пакета: MAC-адрес источника становится MAC-адресом маршрутизатора, а MAC-адрес назначения — MAC-адресом следующего перехода. Этот процесс повторяется на каждом маршрутизаторе по пути.
- Когда пакет наконец достигает маршрутизатора, подключенного к локальной сети назначения, этот маршрутизатор использует ARP для поиска MAC-адреса конечного узла и доставляет пакет.
- На протяжении всего этого путешествия IP-адреса источника и назначения в заголовке пакета остаются неизменными. Обновляются только MAC-адреса на каждом переходе.