【数通网络交换基础梳理2】三层设备、网关、ARP表、VLAN、路由表及跨网段路由下一跳转发原理

一、不同网段如何通讯

同网段可以依靠二层交换机通讯，网络中存在多个网段192.168.1.1/24 172.16.1.1/24 173.73.1.1/24情况下如何互相通讯？上节留一下的问题，这节继续讲解。

1、这里以Ping命令讲解，PC1 ping173.73.1.2，ping会构建一个固定格式的ICMP请求数据包，然后由ICMP协议将这个数据包连同IP地址173.73.1.2一起交给IP层协议。

2、IP协议会查看目的IP地址是否和源IP在同一网段，如果在同一网段就直接查找ARP缓存表，查找目的MAC，如果目的IP地址和源IP不在同一网段，那么就将数据包发送到网关由网关转发。

3、假设PC1电脑设定的网关是192.168.1.1，那么IP协议知道了目的IP，但是不知道目的MAC，所以会在交换机查找MAC地址表，看里面有没有目的MAC。很遗憾没有，因为环境里并没有配置网关IP，所以A会发一个ARP广播到192.168.1.X整个网段，来查找IP是192.168.1.1 的MAC，物理上就不存在192.168.1.1这个设备，自然就没有设备来响应这个ARP广播，所以最终,无法知道目的MAC，就无法将数据包往下一个层传递。

回到最开始IOS七层模型：
发送数据的过程是从上到下打包，接收数据是从下至上拆分。

二、何为网关

网关：网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。本网段内通讯不需要配置网关，跨网段访问需要依靠网关，即我不知道怎么走的数据包全部告诉我的上级即网关。

PC1连接 路由器的G0/0/0，路由器G0/0/0接口配置了192.168.1.1，这就是PC1的网关地址。
PC2连接路由器的E0/0/0，路由器E0/0/0接口配置了172.16.1.1，这就是PC2的网关地址。
PC3连接路由器的G0/0/1，路由器E0/0/1接口配置了173.73.1.1，这就是PC3的网关地址。
如下图因为三台PC全部在同一个设备上，所以配置网关正常通讯。

这里注意一下：三层设备即可以配置地址在物理接口，也可以配置vlanif逻辑接口，在对应设备的物理接口配置vlan，都可以达到网关的效果。

问：网关IP一定要是.1吗？
网关无须固定某个特定IP，看工程师的习惯和想法。我们把网关理解为飞机，你现在要出门游玩、逛街，配置网关理解为我们选择的航班，坐上航班即可到达想要去的目的地，这就是网关。至于你选择哪个时间段哪个航空公司哪都是你的自由和个人喜好，网关可以取消再重新配置，但是考虑网络动荡和影响使用最好一次定好。

那同段依靠MAC地址表通讯，跨网段如何通讯？如果目标主机不在同一个链路（设备）上ARP包该如何广播？交换机如何转发?

二、ARP协议及ARP表

ARP 协议的全称是 Address Resolution Protocol(地址解析协议)，它是一个通过用于实现从 IP 地址到 MAC 地址的映射，即询问目标 IP 对应的 MAC 地址的一种协议。

在发送者给其他的网络设备发送数据的时候&#x