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二三层转发原理1.二层转发原理首先搭建环境，拓扑图如下PC1的IP地址为192.168.1.2，将其连接至交换机的F0/4口。PC2的IP地址为192.168.1.1将其连接至交换机的F0/5口。1)ARP请求过程在PC1上发起一个ICMP请求回应报文，类型字段为8，代码字段为0。目标IP地址是PC2，由于PC1查找自己的ARP缓存表里没有PC2IP对应的MAC地址，于是发起一个ARP请求报文，请求PC2的IP对应的MAC地址。值得注意的是，在发起的ARP请求报文段里，ARP报文部分的目的MAC地址为全0。而在帧头部的信息里，MAC地址为广播地址。PC1将这个帧封装好后从接口发送出去，交换机接收到这个帧以后，检查帧的头部信息，发现帧的头部信息里面，源MAC地址在交换机自己的MAC表里没有查到，于是首先进行学习，将此帧的源MAC地址添加到自己的MAC表里然后交换机检查帧头部的目的MAC地址是一个广播地址，于是在除收到这个帧接口以外的每个接口进行转发。于是这个帧会从F0/4口转发出去。PC2会收到这个帧，PC2检查这个帧的目的MAC地址是一个广播地址。然后进行依次的解封装，在帧类型位发现这是一个ARP报文，在ARP的报文信息里发现了目的IP地址是PC2自己的IP地址，并且发现在报文里的源MAC地址和源IP地址在自己的ARP表里没有，于是在自己的ARP表里添加PC1的IP与MAC的对应关系项，然后又发现了OP位是一个ARP请求回应的报文类型。于是重新封装一个ARP回应报文，在ARP的报文信息里，源MAC是自己，经过查找自己的ARP表，将PC1对应的MAC地址添加到目的MAC中进行封装，然后从接口把这个帧发送出去给交换机。交换机收到这个请求，发现此帧的源MAC在自己MAC表里没有。于是进行学习，在自己的MAC地址表里添加了对应项，然后根据接口的VID和帧头部信息里的目的MAC为索引在自己的MAC地址表里进行查找，找到了对应的表项，于是将这个帧从F0/5接口转发出去。PC1收到这个帧，在目的MAC里找到了自己的MAC地址，可以确认这个帧是发给自己的，然后继续解封装，在OP字段里发现这是个ARP回应，目的IP是自己，源IP是PC2，于是将PC2对应的IP和MAC添加到自己的ARP表里2)ICMP请求回应过程现在PC1已经获得了PC2的MAC地址，那么现在把刚开始放入缓存中的ICMP报文取出，将目的MAC置为PC2的MAC地址，并且把这个包发送出去，报文如下：交换机接收到这个帧，检查帧头部信息，发现源MAC在自己的MAC表里有，然后根据接口的VID和帧头部信息里的目的MAC为索引在自己的MAC地址表里进行查找，查到了对应的表项，于是把这个帧从F0/5口发送出去。PC2接收到这个帧，发现目的MAC是自己，于是接收这个帧并进行顺序解封装，在IP报文里发现这是一个ICMP的请求回应报文。于是自己重新封装一个ICMP的回应请求，类型字段为0，代码字段为0。源IP是自己，目的IP是PC1的IP，源MAC是自己，经过ARP表查询，将目的MAC置为PC1的MAC，将这个包发送出去。报文如下：交换机收到这个帧，查找源MAC，由于在自己的MAC地址表里有对应项，然后根据接口的VID和帧头部信息里的目的MAC为索引在自己的MAC地址表里进行查找，查到了对应的表项，于是从F0/4把这个包发送出去。PC1收到这个包，发现目的MAC是自己，于是收下这个帧，进行二层的解封装，然后取出报文中的目的IP查找路由表发现是本身地址于是进行三层的解封装，最后在ICMP报头的序列号字段里发现了和刚才发给PC2的序列号是一致的，于是确认了这个ICMP回应是自己刚才发给PC2的ICMP请求。2.三层转发原理首先搭建环境，拓扑图如下PC1连接交换机的F0/4口，交换机的F0/5口连接路由器的eth10口，路由器的eth11口连接PC2，PC1的地址为192.168.1.2，PC2的地址为192.168.2.2，eth10接口IP为192.168.1.1Eth11接口配置为192.168.2.11)PC2PINGPC1PC2开始封装一个ICMP请求回应报文，当封装IP报头的时候，发现目的IP和自己不属于同一个网段（PC2把目的IP地址和自己的子网掩码进行与运算算出网段号，在把自己的IP地址和自己的子网掩码进行与运算算出网段号，发现是不一致的，所以认为对方和自己不属于同一个网段。2)PC2把这段报文交给网关处理由于不处于同一个网段，PC2会继续封装报文，在封装帧的时候目的MAC寻找自己的ARP表里网关的MAC地址，发现没找到，于是把这段报文缓存起来。3)PC2向网关发起一个ARP请求PC2向网关发起一个ARP请求，寻求网关的MAC地址。顺序进行封装，ARP报文里，目的MAC为空，源IP为自己，目的IP为网关的IP，帧头部里，目的MAC为广播地址，源MAC为自己的MAC。路由器的eth11口收到这个请求，查看到帧头部信息里的目的是一个广播帧，于是收下这个帧但不进行转发，依次解封装，在ARP报文里发现源MAC和对应的源IP地址在自己的ARP表里没有，于是就在自己的ARP表里添加一项此帧的对应IP和MAC。由于查看到OP字段是一个ARP请求，目的IP是自己，于是路由器发起一个ARP回应给PC2，目的MAC是PC2的MAC地址，进行封装。PC2接收到这个地址，查看帧的头部，目的MAC是自己，于是收下这个帧并进行解封装，知道这个帧是从网关发来的ARP回应，于是在自己的ARP表里添加网关对应的MAC，然后将刚才的ICMP报文从缓存里取出，将帧头部的目的MAC置换为网关的MAC地址，并发送出去。路由器接到这个地址，查看到目的MAC是自己的MAC地址，于是接收下来并进行解封装。把IP首部中的目的IP和自己路由表里的路由条目进行对比，找到了该IP对应的目的网络号和出站接口，重新进行二层的封装，而目的IP和源IP都不发生变化。但是在封装目的MAC的时候，路由器在查找自己的ARP表里没有找到对应于PC1的IP，于是将此帧缓存起来。发起一个ARP请求报文去寻找PC1的MAC地址4)路由器发起ARP请求寻找PC1的MAC地址路由器在发起的ARP请求报文里目的MAC为空，源MAC为eth10口的MAC，源IP为eth10口的IP，在帧头部，源MAC为eth10口的MAC，目的MAC为一个广播，从eth10口发送出去，交换机接收到这个帧，首先检查源MAC是否在自己的MAC地址表里，发现没有，于是就进行学习，将此帧的源MAC记录在自己的MAC地址表里，然后检查目的MAC是一个广播帧，于是就把这个帧从除接收此帧的接口外的所有接口进行广播。这个帧会从F0/4口发送出去，PC1会接收到此帧，由于目的MAC是一个广播地址，于是接收这个帧并进行解封装，在ARP报文里，发现源MAC和对应的源IP在自己的ARP表里没有，于是将对应的IP和MAC地址添加到自己的ARP表里，由于ARP报文里的OP字段是一个ARP请求报文，于是它会马上发起一个ARP回应报文，目的MAC是路由器eth10的MAC地址，源MAC是自己，目的IP是eth10的IP，源ip是自己，将这个帧发送给交换机。交换机收到这个帧以后，首先检查源MAC是否在自己的MAC地址表里，发现没有，于是进行学习。将此帧的MAC地址添加到自己的MAC地址表里。然后根据接口的VID和帧头部信息里的目的MAC为索引在自己的MAC地址表里进行查找，查到了对应的表项，于是把这个帧从F0/5接口转发出去，路由器收到这个帧以后，发现目的MAC是自己，于是进行解封装，在ARP报文里发现这是一个ARP回应报文，目的IP是自己，源IP和源MAC在自己的ARP表里没有，于是将PC1的IP和对应的MAC在自己的ARP表里存起来。并将刚才的ICMP请求的目的MAC置为PC1的MAC地址从eth10口发送出去。源MAC为eth10的地址，目的MAC为PC1的MAC，目的IP和源IP都不发生变化。交换机收到这个帧以后，检查源MAC，发现在自己的MAC地址表里有，于是不进行学习，然后根据接口的VID和帧头部信息里的目的MAC为索引在自己的MAC地址表里进行查找，于是从F0/4口进行转发。PC1收到这个帧以后发现目的MAC是自己，于是进行解封装，在IP报文段里发现这是一个来自PC2的ICMP回应请求。于是发起一个ICMP的回应报文，同样在计算目标IP和自己是否是同一个网段的时候，发现不同，于是将这个包交给网关。目的IP是PC2的IP，源IP是自己的IP，经过查询自己的ARP表，将网关的MAC置为自己的目的MAC，源MAC为自己。将这个帧发送出去。交换机接收到这个帧以后，发现源MAC在自己的MAC表里有，于是不进行学习，然后根据接口的VID和帧头部信息里的目的MAC为索引在自己的MAC地址表里进行查找，查到了对应的表项，于是把这个帧从F0/5口发送出去，路由器接收到这个请求，发现目的MAC是自己，于是顺序解封装，把目的IP和自己的路由表里的每一项进行对比。发现了对应的表项，于是将此帧重新封装，查找ARP表，将目的MAC替换为PC2的MAC地址，源MAC替换为eth11的接口MAC地址，源IP，目的IP不发生变化，把这个帧发送出去。PC2接到这个请求，发现目的MAC地址是自己，于是顺序解封装，在IP报文段里发现了是一个ICMP的回应。最后路由的ARP表为：ICMP回应报文为：这时候源MAC为路由器eth11的接口MAC。交换机最后的MAC地址表