路由器的工作原理

网络拓扑结构

• 主机A：

  • IP地址：10.1.0.1/16

  • MAC地址：MACA

• 主机B：

  • IP地址：10.2.0.1/16

  • MAC地址：MACB

• 网关G0/0/0：

  • IP地址：10.1.0.2/16

  • MAC地址：MACC

• 网关G0/0/1：

  • IP地址：10.2.0.2/16

  • MAC地址：MACD

过程描述

1. 主机A发送ARP请求：

   • 主机A想要与主机B通信，但不知道主机B的MAC地址。

   • 主机A发送一个ARP请求广播，询问“10.2.0.1的MAC地址是什么？”。

   • 该ARP请求的源IP是10.1.0.1，源MAC是MACA，目的IP是10.2.0.1，目的MAC是广播地址（FF:FF:FF:FF:FF:FF）。

2. 网关G0/0/0接收ARP请求：

   • 网关G0/0/0的接口G0/0/0接收到这个ARP请求。

   • 网关G0/0/0发现目的IP（10.2.0.1）不在自己的子网内，因此不会回应这个ARP请求。

3. 网关G0/0/0转发ARP请求：

   • 网关G0/0/0将ARP请求转发到另一个接口G0/0/1，并通过G0/0/1发送出去。

   • 此时，ARP请求的源IP仍然是10.1.0.1，源MAC变为网关G0/0/1的MAC地址（MACD），目的IP仍然是10.2.0.1，目的MAC仍然是广播地址。

4. 主机B接收ARP请求并回应：

   • 主机B接收到这个ARP请求，发现目的IP（10.2.0.1）是自己的IP地址。

   • 主机B发送一个ARP回复，告诉主机A“10.2.0.1的MAC地址是MACB”。

   • 该ARP回复的源IP是10.2.0.1，源MAC是MACB，目的IP是10.1.0.1，目的MAC是MACD（网关G0/0/1的MAC地址）。

5. 网关G0/0/1接收ARP回复：

   • 网关G0/0/1接收到这个ARP回复，并将它转发到接口G0/0/0。

   • 此时，ARP回复的源IP仍然是10.2.0.1，源MAC仍然是MACB，目的IP仍然是10.1.0.1，目的MAC变为网关G0/0/0的MAC地址（MACC）。

6. 主机A接收ARP回复：

   • 主机A接收到这个ARP回复，知道了主机B的MAC地址（MACB）。

   • 主机A现在可以将数据包发送到主机B。

7. 主机A发送IP数据包：

   • 主机A发送一个IP数据包，源IP是10.1.0.1，目的IP是10.2.0.1。

   • 该数据包的源MAC是MACA，目的MAC是MACB。

8. 网关G0/0/0转发IP数据包：

   • 网关G0/0/0接收到这个IP数据包，并将其转发到接口G0/0/1。

   • 此时，数据包的源IP仍然是10.1.0.1，目的IP仍然是10.2.0.1，源MAC变为网关G0/0/1的MAC地址（MACD），目的MAC仍然是MACB。

9. 主机B接收IP数据包：

   • 主机B接收到这个IP数据包，并处理它。

总结

整个过程可以概括为：

1. 主机A通过ARP请求获取主机B的MAC地址。

2. 网关G0/0/0和G0/0/1在不同子网之间转发ARP请求和回复。

3. 主机A获取到主机B的MAC地址后，发送IP数据包进行通信。

这个过程展示了ARP协议在不同子网之间的工作原理，以及网关在不同子网之间转发数据包的作用。