Wie werden MAC / IP-Adressen beim Routing verwendet?

Ich muss in einigen Wochen meine sechste Klasse über MAC-Adressen und IP-Adressen unterrichten, und es gibt einige Bereiche, bei denen ich mir nicht sicher bin, ob einige von Ihnen dies für mich klären können. Ich habe genug, um sie durch den Lehrplan zu bringen, aber ich möchte mehr Wissen als die Spezifikation haben, damit ich erklären kann, wie die Dinge sinnvoller funktionieren.

So wie ich es verstehe, geschieht Folgendes, wenn ein Gerät in einem LAN ein Paket / einen Rahmen über das Internet an ein Gerät in einem anderen separaten LAN sendet.

Am sendenden Ende wird ein Paket mit dem Ziel und der sendenden IP erstellt

Erste Frage: Ist die Ziel-IP tatsächlich die IP des Gateways für das LAN des empfangenden Geräts?

Dies wird dann in einen Frame umgewandelt, der zum Gateway für das LAN geht - dies geschieht auf der Datenverbindungsschicht und dem Frame wird eine MAC-Sende- und Zieladresse hinzugefügt

Erste Frage: Die Ziel-MAC-Adresse - ist dies das endgültige Ziel oder das Ziel des Gateways?

Das Paket / der Rahmen wird dann ins Internet gesendet und (unter Verwendung der IP-Adresse) zum nächsten Hop zum endgültigen Ziel weitergeleitet

Zweite Frage: Ändert die Datenverbindungsschicht bei jedem Hop die Ziel-MAC-Adresse im Frame in die MAC-Adresse des nächsten Hops?

Das Paket / der Frame wird an die Zieladresse (das Gateway) weitergeleitet.

Dritte Frage: Wenn der Frame / das Paket das Gateway des empfangenden LAN erreicht, wird die Ziel-MAC-Adresse in dem Frame von einem Switch verwendet, um sicherzustellen, dass er auf dem richtigen Gerät landet? Dies setzt offensichtlich voraus, dass die Ziel-MAC-Adresse von den Routern nicht geändert wird, wenn der Frame / das Paket das Internet durchquert. Wenn sie geändert wird, woher weiß das empfangende Gateway, wenn es den Frame / das Paket empfängt, wo es gesendet werden soll?

MAC-Adressen sind Layer-2-Adressen im Frame-Header. Der Layer-2-Frame kapselt das Layer-3-IP-Paket. Der Layer-2-Frame wird an einer Layer-2/3-Grenze (z. B. einem Router) entfernt. Wenn das Layer-3-Paket über eine andere Layer-2-Domäne weitergeleitet werden muss, wird ein neuer Layer-2-Frame unter Verwendung von MAC-Adressen in der neuen Layer-2-Domäne erstellt, um das Layer-3-Paket zu kapseln.

Konzeptionell:

Zum Router:

<L2 frame><L3 packet><L4 segment>PAYLOAD DATA</L4 segment></L3 packet></L2 frame>

Im Router:

<L3 packet><L4 segment>PAYLOAD DATA</L4 segment></L3 packet>

Vom Router:

<New L2 frame><L3 packet><L4 segment>PAYLOAD DATA</L4 segment></L3 packet></New L2 frame>

Der ursprüngliche Layer-2-Frame enthält die Quell-MAC-Adresse des Absenders und die Ziel-MAC-Adresse der Router-Schnittstelle in dieser Layer-2-Domäne.

Der neue Layer-2-Frame enthält die Quell-MAC-Adresse der Router-Schnittstelle in der neuen Layer-2-Domäne und die Ziel-MAC-Adresse des nächsten Hops in der neuen Layer-2-Domäne.

Das Schicht-3-Paket enthält die Schicht-3-Quell-IP-Adresse des Absenders des Pakets und die Schicht-3-Zieladresse des endgültigen Schicht-3-Ziels.

Layer-2-MAC-Adressen werden an jeder Layer2 / 3-Grenze entlang der Routen entfernt, die durch die MAC-Adressen der neuen Quelle und des neuen Ziels ersetzt werden sollen. Die Layer-3-IP-Adressen bleiben jedoch auf dem Pfad gleich (mit bestimmten Ausnahmen wie NAT). .

Erste Frage: Die Ziel-MAC-Adresse - ist dies das endgültige Ziel oder das Ziel des Gateways?

Die MAC-Adressen werden in der Schicht 2 des Rahmens verwendet, und die Schicht 2 definiert das lokale Netzwerk. Die Ziel-MAC-Adresse ist also die Adresse Ihres Gateways, wenn sich das endgültige Ziel nicht im selben LAN befindet.

Zweite Frage: Ändert die Datenverbindungsschicht bei jedem Hop die Ziel-MAC-Adresse im Frame in die MAC-Adresse des nächsten Hops?

Ja, oder die MAC-Adresse des endgültigen Ziels, wenn es sich im selben LAN befindet.

Dritte Frage: Wenn der Frame / das Paket das Gateway des empfangenden LAN erreicht, wird die Ziel-MAC-Adresse in dem Frame von einem Switch verwendet, um sicherzustellen, dass er auf dem richtigen Gerät landet? Dies setzt offensichtlich voraus, dass die Ziel-MAC-Adresse von den Routern nicht geändert wird, wenn der Frame / das Paket das Internet durchquert. Wenn sie geändert wird, woher weiß das empfangende Gateway, wenn es den Frame / das Paket empfängt, wo es gesendet werden soll?

Mit der IP-Adresse des endgültigen Ziels und seinen Routen (LAN-Adresse und Masken) kann der Router abziehen, ob sich das Ziel des Pakets im selben LAN befindet oder nicht. Wenn die IP-Adresse im Bereich der LAN-IP-Adresse und der Maske liegt, weiß sie, dass sich das endgültige Ziel in einem LAN befindet, mit dem der Router verbunden ist.

Ich wollte nur diese Animation hinzufügen, um die akzeptierte Antwort zu ergänzen.

(Dieses großartige GIF ist von hier .)