一个局域网中，不同网段的服务器能通信吗？

Myth丶恋晨 2022-09-12 05:44 230阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  起步
 *  环境说明
 *  B ping A
 *  A ping B
 *  子网的误判
 *  感谢

# 起步 #

在一个局域网中存在两台服务器 A, B：

*  A：IP=192.168.211.110, NETMASK=255.255.255.0
 *  B：IP=192.168.211.3, NETMASK=255.255.255.224

此时，A B 能相互通信吗？

# 环境说明 #

A, B 服务器均为 centos7 —— 通过 vmware 启动的虚拟机。

A：IP=192.168.211.110, NETMASK=255.255.255.0, MAC=00:0c:29:69:73:ae  
B：IP=192.168.211.3, NETMASK=255.255.255.224, MAC=00:0c:29:3a:1b:85  
网关：IP=192.168.211.2, NETMASK=255.255.255.0, MAC=00:50:56:e3:77:90

实现过程中需要用的工具：

$ yum install tcpdump
    $ yum install net-tools

为方便分析数据包，在宿主机上安装 wireshark。

# B ping A #

在 B 上执行 `ping 192.168.211.110` 之前，应该确保 B 环境上没有 arp 缓存。可通过以下命令查看：

$ arp -n
    Address                  HWtype  HWaddress           Flags Mask            Iface
    192.168.211.2            ether   00:50:56:e3:77:90   C                     ens33
    
    # 或者
    $ ip neigh show
    192.168.211.2 dev ens33 lladdr 00:50:56:e3:77:90 DELAY

执行 `ip neigh flush dev ens33` 清除 arp 缓存。

--------------------

这里先说结论：**B 可以 ping 通 A**。问题来了，为什么 B 还可以 ping 通 A 呢？子网掩码还有意义吗？ping 通之前发生了什么？我们用“抓包”揭晓谜底。

第一步，在 B 上执行：

$ tcpdump -i ens33 -vvvvAls0 -w b_ping_a.pcap

第二步，新开一个窗口，在 B 上执行：

$ ping 192.168.211.110

一段时间后结束抓包，在宿主机上用 wireshark 打开 [pcap 文件][pcap]。  
![请添加图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5pyJ5YWz5b-D5oOF_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

*  我们已经知道，“85” 是 B ens33 网卡的 MAC 地址，“90” 是网关的 AMC 地址，“ae” 是 A 的网卡地址。

--------------------

1	0.000000	VMware_3a:1b:85	Broadcast	ARP	42	Who has 192.168.211.2? Tell 192.168.211.3

当开始 B ping A 时，B 通过子网掩码计算，发现目标 IP(192.168.211.110) 跟自己不在一个网段，所以 B 需要找到网关，希望网关把自己数据包转发出去。

但 B 只知道网关的 IP 是 192.168.211.2，**可在局域网中，通信要靠 MAC 地址**。于是 B 发起了 arp 协议的广播包，询问网关的 MAC 地址：**Who has 192.168.211.2? Tell 192.168.211.3**。（wireshark 中 info 的解释十分明了，不多做解释）

--------------------

2	0.000068	VMware_e3:77:90	VMware_3a:1b:85	ARP	60	192.168.211.2 is at 00:50:56:e3:77:90

此时网关听说有人找他，立马回复 B，告诉 B 自己的 MAC 地址是 xxxx：**192.168.211.2 is at 00:50:56:e3:77:90**。

--------------------

3	0.000071	192.168.211.3	192.168.211.110	ICMP	98	Echo (ping) request  id=0x0b32, seq=1/256, ttl=64 (no response found!)
    4	0.000113	192.168.211.3	192.168.211.110	ICMP	98	Echo (ping) request  id=0x0b32, seq=1/256, ttl=128 (reply in 7)

第 3、4 个包耐人寻味，B 为啥一连发两个 ICMP 包呢？而且第 3 个包还说“no response found!”。此时需要查看包的详情。

包 3：  
![请添加图片描述][dd667677b9de4a35b463bd1e6beab11e.png]

可以看到，B 发出的 ICMP 包尽管目标 IP 是 A 的 IP 地址，但目标 MAC 地址却是网关的。**对 B 来说，A 跟自己不在一个网段内，只能通过网关转发数据**。

包 4：  
![请添加图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5pyJ5YWz5b-D5oOF_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]

IP 层的 源IP 和 目标IP 没有变动，但 MAC 层的 源MAC地址 和 目标MAC地址 有了不同。源MAC地址 变成了网关的 MAC 地址，也就是说，这个包确实从网关转发到 A。

--------------------

5	0.000185	VMware_69:73:ae	Broadcast	ARP	60	Who has 192.168.211.3? Tell 192.168.211.110
    6	0.000188	VMware_3a:1b:85	VMware_69:73:ae	ARP	42	192.168.211.3 is at 00:0c:29:3a:1b:85

A 收到 ICMP 请求包之后，需要回复 B。\*\*A 用自己的网络掩码计算 B 的网段，嘿，居然是自己人！\*\*于是直接 arp 广播：**Who has 192.168.211.3? Tell 192.168.211.110**。

B 也**直接** arp 回复：**192.168.211.3 is at 00:0c:29:3a:1b:85**。

--------------------

7	0.000250	192.168.211.110	192.168.211.3	ICMP	98	Echo (ping) reply    id=0x0b32, seq=1/256, ttl=64 (request in 4)

A 得知 B 的 MAC地址 之后，**直接**向 B 回复之前 B 发出的 ICMP request。

从抓到的包来看，之后 B ICMP request A 时，一直都需要网关转发；A ICMP reply B 时，不需要网关转发。  
![请添加图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5pyJ5YWz5b-D5oOF_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]

# A ping B #

基于上述分析，我们就很容易知道 A 可以 ping 通 B。

[在 A 上抓包][A]：  
![请添加图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5pyJ5YWz5b-D5oOF_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]

# 子网的误判 #

在前面示例中，B 认为 A 跟自己不在一个网段，A 却认为 B 跟自己在一个网段。这是因为做网段判断时，**AB 是用自己的子网掩码来计算的**，这就可能引发误判。

现在将 B 的 IP 改为：192.168.211.111，掩码依旧保持 255.255.255.224。

此时 B 认为自己属于 255.255.255.`0110 0000` 网段；计算 A 的网段时，认为 A 的网段也是 255.255.255.`0110 0000`。 对于 A 来说，子网掩码是 255.255.255.0，于是得出 B 在 255.255.255.`0000 0000` 网段，跟自己同属一个子网。

尽管 A, B 不在一个子网，但在它们自己看来，它们“属于”一个子网。恰好 arp 不考虑跨网问题，于是 A, B 可以正常通信，且不需要网关转发。

[抓包可得][Link 1]：  
![请添加图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5pyJ5YWz5b-D5oOF_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4]

# 感谢 #

*  参考 [《Wireshark网络分析就这么简单》][Wireshark]

[pcap]: https://github.com/youguanxinqing/pcaps/blob/master/001/b_ping_a.pcap
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5pyJ5YWz5b-D5oOF_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220828/081c86884a9549579a61a98c5815469c.png
[dd667677b9de4a35b463bd1e6beab11e.png]: /images/20220828/f9ee4382599542d18bf338bedfc8d3ae.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5pyJ5YWz5b-D5oOF_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: /images/20220828/ae3149a586864f29a2cd4d1e64141874.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5pyJ5YWz5b-D5oOF_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]: /images/20220828/3d2b59044bb34e8597566b678185c99c.png
[A]: https://github.com/youguanxinqing/pcaps/blob/master/001/a_ping_b.pcap
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5pyJ5YWz5b-D5oOF_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]: /images/20220828/a52ac59aa3974e48873fd2fae2cf1889.png
[Link 1]: https://github.com/youguanxinqing/pcaps/blob/master/001/netmask.pcap
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5pyJ5YWz5b-D5oOF_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4]: /images/20220828/251f301dbe264d27b201af6504407f38.png
[Wireshark]: https://book.douban.com/subject/26268767/