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可以通过下图中主机A向主机B发送数据的传输过程，来说明用路由器互联的网络的基本工作原理。
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当主机A要向主机B发送数据时，主机A的应用层数据（Data）传送给传输层；传输层在Data前面加上TCP的报头TCP-H后，将报头TCP-H+数据传送给网络层；网络层在它的前面再加上IP报头IP-H后，将（IP-H+TCP-H+Data）传送给LLC子层。依照以上的规律，通过局域网1发送帧的内存为（MAC1-H+LLC-H+TCP-H+Data）。
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当路由器1接收到该帧时，由于路由器1端口1的LLC、MAC子层与物理层采用802.3标准的Ethernet协议，与局域网1保持一致，因此它可以通过MAC、LLC子层的顺序，将（IP-H+TCP-H+Data）整体作为高层数据送达到路由器1的网络层。网络层根据IP报头IP-H中的源IP地址与目的IP地址，通过路由表查找输出路径。
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如果路由表标明了该分组应该通过路由器1的端口2发送到X.25网，那么路由器1通过端口2的X.25分组交换网的网络层、数据链路层，逐级在（IP-H+TCP-H+Data）之前加上X.25-3分组头与X.25-2帧头、帧尾，再由物理层，通过X.25分组交换网，传输到远程的路由器2。
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当路由器2的端口1接收到该分组之后，它将按照X.25分组交换网的数据链路层、网络层的顺序，逐级除去X.25-3分组头与X.25-2帧头、帧尾，将（IP-H+TCP-H+Data）交给路由器2的路由处理软件。路由器2的路由处理软件发现分组的目的主机就在端口2连接的局域网2上，那么它就会将（IP-H+TCP-H+Data）作为网络层的高层数据，通过端口2对应的LLC、MAC子层的顺序，按照802.2、802.5 Token Ring协议标准逐级加上帧头，再由Token Ring的物理层传输到主机B。
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主机B在接收到该帧之后，按照MAC、LLC子层顺序，逐级除去802.5帧头，将（IP-H+TCP-H+Data）分组交主机B的网络层。主机B的网络层根据目的IP地址判断是它应该接收的分组后，除去IP协议头IP-H，将正确的（TCP-H+Data）送交主机的传输层。
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从以上讨论中可以看出，通过路由器连接两个网络，它们的物理层、数据链路层与网络层协议可以是不同的，这是因为路由器在不同的端口根据连接的网络类型的不同，已经考虑了端口的各层的协议一致性问题。但是，网络层以上的高层要采用相同的协议。
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