🎯 课程摘要：本节介绍 IP 数据报的发送与转发过程，包括主机发送(直接交付 vs 间接交付)和路由器转发(查路由表匹配)。源主机通过比较网络前缀判断是否同网段，同网段直接交付，跨网段则交给默认网关(路由器)间接交付；路由器依据目的 IP 地址在路由表中按"目的网络+地址掩码"进行匹配查找并转发，且默认不转发广播 IP 数据报(隔离广播域)。
- 主机发送 IP 数据报：源主机决定是直接交付还是间接交付。
- 路由器转发 IP 数据报：路由器根据路由表查找匹配条目进行转发。
- 说明：为聚焦网际层，举例中忽略 ARP 解析过程和交换机自学习转发过程。
| 类型 | 适用场景 | 是否经过路由器 |
|---|
| 直接交付 | 源主机与目的主机在同一网络 | 否，直接通信 |
| 间接交付 | 源主机与目的主机在不同网络 | 是，需路由器中转 |
- 同网段判定方法：将目的 IP 的前 N 个比特(网络前缀)与源主机自身 IP 的前 N 个比特比较，若相同则同网段。
- ⚠️ 重点/考点：判定依据是网络前缀是否相同，而非简单地看 IP 地址的某一段。
- 概念定义：为使本网络主机能与其他网络主机通信，需给本网络各主机指定本网络中的一个路由器，由其帮忙转发，该路由器称为默认网关。
- 配置方式：将路由器某接口的 IP 地址指定给该接口所直连网络中的各主机作为默认网关。
- ⚠️ 重点/考点：跨网通信时，主机将 IP 数据报发给默认网关，由默认网关转发。
- 前提：假设收到的 IP 数据报首部各字段合法、传输无误码。
- 查找规则：基于 IP 数据报首部中的目的 IP 地址，在路由表中查找匹配路由条目。
- 若找到匹配条目，按该条目指示转发；
- 若未找到，丢弃该 IP 数据报，并向源主机发送 ICMP 差错报告。
| 目的网络 | 地址掩码 | 下一跳 | 类型 |
|---|
| 192.168.0.0 | 255.255.255.128 | 接口0(直连) | 直连路由 |
| 192.168.0.128 | 255.255.255.128 | 接口1(直连) | 直连路由 |
- 匹配方法：将目的 IP 与路由条目中的地址掩码进行按比特逻辑与运算，得到网络地址，若与该条目的目的网络相同则匹配。
- 直连路由：给路由器接口配置 IP 地址和地址掩码后，路由器自动得出接口所直连网络的网络地址，无需下一跳路由器。
- 其他条目：可能是手工配置的静态路由，或通过路由选择协议自动获取的动态路由。
- 目的地址形式：可设为主机所在网络的定向广播地址(如
192.168.0.127)，或受限广播地址 255.255.255.255。 - 默认行为：路由器不转发广播 IP 数据报，即路由器隔离广播域。
- 原因：若因特网中大量路由器都转发广播，会造成巨大的广播风暴，严重浪费网络资源。
- 例外：用户私有网络中可按需配置路由器转发广播。
- 判定方法：根据各主机 IP 的 CIDR 形式比较网络前缀是否相同，判定是否属于同一网络。
- 网络前缀相同 → 同一网络 → 用交换机互联；
- 网络前缀不同 → 不同网络 → 用路由器互联。
- 路由器即为这两个网络的默认网关，其接口 IP 即为对应网络主机的默认网关地址。
- ⚠️ 重点/考点：广播 IP 数据报仅在本网络内传播，所有同网主机和路由器接口都能收到。
- 直接交付：同网段，无需路由器；间接交付：跨网段，需路由器转发。
- 源主机通过比较网络前缀判断是否同网段。
- 路由器依据目的 IP + 地址掩码按位与匹配路由表条目进行转发。
- 路由器隔离广播域，默认不转发广播 IP 数据报。
- 主机如何判断目的主机是否与自己处于同一网络？
- 默认网关的作用是什么？为什么同网通信不需要默认网关？
- 路由器查找路由表时，如何判断某条目是否匹配？使用什么运算？
- 为什么路由器默认不转发广播 IP 数据报？这与广播风暴有何关系？