详细Ping过程描述（二、三层转发）

※ 首先要了解

①    源主机在发起通信之前，将自己的IP与目的主机的IP进行比较，如果两者位于同一网段（用网络掩码计算后具有相同的网络号），那么源主机发送arp请求广播报，请求目的主机的mac地址，在收到目的主机的ARP应答后获得对方的物理层（MAC）地址，然后用对方MAC作为报文的目的MAC进行报文发送。位于同一VLAN（网段）中的主机互访时属于这种情况，这时用于互连的交换机作二层交换转发；

②    判断是否网络层转发：报文的目的MAC地址是否为路由接口（网关）的MAC

如下图

 

当源主机判断目的主机与自己位于不同网段时，它会通过网关（Gateway）来递交报文，即发送ARP请求来获取网关IP地址对应的MAC，在得到网关的ARP应答后，用网关MAC作为报文的目的MAC进行报文发送。

 

了解了以太帧目的MAC的填写规则之后就可以描述转发过程了

 

一、拓扑1，及各接口配置如下图：

 

同网段通信，PCa ping PCb

1，欲发送的以太帧关键部分如下：

目的MAC：未知

源MAC：MACa

目的IP：10.10.10.2

源IP：10.10.10.1

       2，根据规则，判断目的PCb的IP地址，发现和自己在同一网段，则直接请求目的主机MAC，此时PCa未知PCb的MAC，便广播ARP请求，请求帧关键部分如下：

以太网首部		ARP字段
目的MAC：广播	源MAC：MACa	标志： 0	源MAC：MACa	源IP： 10.10.10.1	目的MAC： 0待填充	目的IP：10.10.10.2

       3，此时SW1从Fa1/1接收到了此广播，进行MAC以及ARP的学习，FDB（MAC表）上增加一条MAC对应关系如下：

MACa

Fa1/1

       4，SW1查表发现没有对应的表项，便在同网段内即向Fa0/1和Fa2/1转发广播包。R1发现请求的ARP不是自己的IP便丢弃；PCb则发现ARP请求目的IP是自己，便准备编辑一个ARP回应报文，同时，将PCa的MAC和IP对应关系保存在自己的ARP缓冲表中。ARP回应报文关键部分：

以太网首部		ARP字段
目的MAC：MACa	源MAC：MACb	标志： 1	源MAC：MACb	源IP： 10.10.10.2	目的MAC： MACa	目的IP：10.10.10.1

       5，ARP回应报文从SW的Fa2/1接口进入交换机，交换机进行学习，FDB上增加一条

MACb

Fa2/1

       6，此时SW1再查表，发现目的MAC可以从Fa1/1到达，便从此端口转发此报文。

       7，这时PCa便能收到ARP回应，将PCb的MAC记录在本机ARP缓存中。可以编辑ping报文发送。当SW1接收到目的MAC为MACb的帧时，学习过程便是更新FDB表，查表将报文从Fa2/1转发，PCb便能收到报文。Ping回应的过程也一路查表畅通无阻。

 

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跨网段通信，PCa ping PCc

1，欲发送的以太帧关键部分如下：

目的MAC：未知

源MAC：MACa

目的IP：10.10.20.1

源IP：10.10.10.1

       2，根据规则，判断目的PCc的IP地址，发现和自己不在同一网段，于是向网关发送ARP请求。请求帧关键部分如下：（ARP请求的源为自己本身，目的地址为网关）

以太网首部

ARP字段