当输入一个 URL，实际会发生什么？ (5)

IP层既可配置成路由器，也可以配置成主机。当配置成路由功能时，可以对数据报进行转发，配置成主机时，如果目的IP不是本机IP，数据报会被丢弃。

具有路由功能的IP层在当目标IP不是本机地址的时候是根据什么判断转发到哪一站呢？要理解这个问题，需要先明白路由表的结构，以下是IP层维护的路由表，（windows系统可以在控制台输入netstat -r来查看路由表）

| Destination | Gateway | Flags| Refcnt| Use | Interface| | ------------------ | --------------- | -----|------ |---- | ---------| | 140.252.13.65

Destination（目的IP）：表示IP数据报最终要到达或者经过的网络地址或者主机地址。

Gateway（下一跳地址）：当前维护路由表设备的相邻路由器的地址

Flags（标志）：表示当前这一条路由记录的属性，具体用五个不同的标志来表示：

U：该路由可以使用

G：如果有这个标志，表示是下一跳是一个网关，如果没有，表示下一跳是和当前设备在一个网段，也就是可以直接把数据报发过去

H: 下一跳是一个主机还是一个网络，有这个标志，表示主机，没有，则表示下一跳的路由是一个网络

D：该路由是由重定向报文创建的

M：该路由已被重定向报文修改

Interface：当前路由项的物理端口

每收到一个数据报时候，IP层就会根据目的IP在路由表里查询，根据查询状态会导向三种结果：

找到了与目的IP完全匹配的路由项，将报文发给该路由项的下一站路由（Gateway）或者网络接口（Interface）

找到了与目的IP的网络号匹配的路由项，将报文发给该路由项的下一站路由（Gateway）或者网络接口（Interface）

前两者都没有找到，就看路由表里有没有默认路由项（default），有的话发给它指定的下一站路由（Gateway）

要是上边三个都没有结果，那么数据报就不能被发送。IP数据报就是这样一跳一跳地被送往目的主机的，但数据报有固有的长度，一旦超出了目的主机的MTU，就会被分片。

数据报分片的概念

TCP在进行握手的时候，会根据目的端IP层的最大传输单元（MTU）来决定TCP数据每次能传输的最大数据量（MSS），之后TCP会对数据依照MSS来进行分组，每个分组会被包装进一个IP数据报内。当IP数据报经过选路过程中的任意一层路由时，有可能被MTU限制住从而被分片，这时IP首部的3bit标志中的M标志被置为1，表示需要分片。每个分片的首部基本一样，只是片偏移有所不同。依据片偏移，这些分片在目的端被重组成一个完整的IP数据报（一个TCP分组）。IP传输是无序的，所以得到的数据报也是无序的，但如果数据完整，TCP会根据首部中的字段对其进行排序。一旦IP分片丢失，IP层无法组成完整的数据报，就会告诉TCP层，TCP进行重传。

当IP层将数据封装好之后，只有目标主机的IP地址。光有IP地址并不能直接把数据报发送过去，因为每一台硬件设备都有自己的MAC地址，是一个48bit的值。现在知道目标IP的地址，需要找到这个IP对应的MAC地址。这个过程要通过查询路由表，再结合链路层的ARP协议，最终获得目标IP对应的MAC地址。

地址解析协议：ARP

IP只能让数据在逻辑端点之间流动，但是IP之下还有网络接口层，这一层也有自己的地址（MAC地址：用于在网络中唯一标识一个网卡），从IP地址到MAC地址需要一个转换的过程，ARP就是提供这一服务的。

ARP协议实现了从IP地址到MAC地址的映射。一开始，起点并不知道目标的MAC地址，只有目标IP，要获取这个地址就涉及到了ARP的请求和应答。同样，ARP也有自己的分组，先看一下分组格式。

ARP分组格式

以太网目的地址：目的端的MAC地址，当ARP缓存表中没有的时候，这里为广播地址。

以太网源地址：发送端的MAC地址。

帧类型：不同的帧类型有不同的格式和MTU值，不同的类型有不同的编号，这里ARP对应的编号是0x0806。

硬件类型：指链路层网络类型，1为以太网。

协议类型：指的是要转换的地址类型，0x0800为IP地址。比如将以太网地址转换为IP地址。

op（操作类型）：有四种，分别是ARP请求（1），ARP应答（2），RARP请求（3），RARP应答（4）。

源MAC地址：表示发送端MAC地址。

源IP地址：表示发送端IP地址。

目的以太网地址：表示目标设备的MAC物理地址。

目的IP地址：表示目标设备的IP地址。

当两台设备发送报文之前，源端的链路层会用ARP协议去询问目的端的MAC地址，ARP会将一个请求广播出去，以太网上的每一个主机都会收到这份广播，广播的目的是询问目标IP的MAC地址，内容主要是先介绍自己的IP和MAC地址，再询问如果你有目标IP，请回复你的硬件地址。如果一个主机收到广播后看到自己有这个IP，并且请求内有源IP和MAC地址，那么就会向源主机回应一个ARP应答。如果没有目标IP，就会丢弃这个请求。可以看出请求是向外广播的，而应答是单独回应的。