网络数据包转发过程

小咪咪 2022-08-12 18:29 325阅读 0赞

这篇文章讲述了上网时数据包转发的全过程，下面是电脑和网络设备连接简略图：

![Center][]

以PC1 ping PC3为例讲述数据包转发过程：

1、当PC1 ping PC3时，发现它们的IP不在同一网段，PC1就将数据包发送至网关（1.1.1.1/24），这时需要知道网关的MAC地址，

PC1于是查找自身ARP缓存表，如果没有则会发出ARP广播包，包中的地址分别为：

源 IP     ： 1.1.1.2/24                源 MAC    ：   a.a.a（PC1）

目的 IP ：   1.1.1.1/24               目的 MAC ：   f.f.f

2、交换机SW1从e0/1接口收到数据包，解封后读取数据包的MAC地址，将其写入SW1的MAC地址表，发现该数据包是广播包，加

上帧头后向来源接口外的所有接口发送数据包，PC2接口收到该数据包发现其目的IP地址（1.1.1.1/24）与自身不符，丢弃该数据

包并不做回应。经过交换机后的源IP、源MAC、目的IP、目的MAC都不改变。

3、路由器R1接收到数据包，发现其MAC地址为广播地址，接收该包，再解封，发现请求的目的IP地址为自己的IP（1.1.1.1/24），

需要向源地址进行ARP回复。读取的数据包来源于1.1.1.1/24，源MAC地址为a.a.a。于是向PC1发送数据包，该包中地址为：

源 IP    ：   1.1.1.1/24                源 MAC    ：   b.b.b（R1、e0/0）

目的 IP ：   1.1.1.2/24               目的 MAC ：   a.a.a（PC1）

4、交换机SW1收到来自R1的数据包，查看源MAC地址为b.b.b，将改地址连同来源的接口号保存到MAC地址表。查看目的MAC地址

a.a.a，查看MAC地址表，找到与a.a.a的匹配项，向指定接口转发该包，经该接口封装后向PC1进行单播。PC1收到数据包，解

封后读到源IP为1.1.1.1/24，源MAC地址为b.b.b，PC1得到网关的MAC地址，并保存到ARP缓存表。

5、PC1向PC3发出数据包，包中地址为：

源 IP     ：   1.1.1.2/24                源 MAC    ：  a.a.a（PC1）

目的 IP ：    2.2.2.2/24               目的 MAC ：  b.b.b（R1、e0/0）

该包进入SW1，根据目的MAC地址查询MAC地址表后由上接口转出向R1发送，到达接口s0/1，查到数据包MAC地址为自己MAC

地址，将包解封到IP层，查询路由表：在路由表中查到最优匹配项，查找到下一跳接口IP地址，并发送出去；如果没有最优匹配

项，则按照默认路由发送，没有默认路由则丢弃数据包，并发送回应包，目的地址不可达。

查询路由表后得到转发接口为R1s0/1口，下一跳接口的IP地址为3.3.3.2/24，查询ARP表中IP地址为3.3.3.2的接口的MAC地址，

得到其MAC地址d.d.d；如果表中无匹配项，则通过s0/1口发送ARP广播，请求3.3.3.2的MAC地址。封装好包后，从接口s0/1转发

数据包，发出去的包MAC地址改变为：

源 IP     ：   1.1.1.2/24                源 MAC    ：   c.c.c（R1、s0/1）

目的 IP ：   2.2.2.2/24                目的 MAC ：   d.d.d（R2、s0/0）

6、路由器R2接口s0/0接收到数据包，检验MAC地址后接收并解封至IP层，查询路由表，发现转发接口为E0/0，且目的IP地址与接口

E0/0在同一网段内，查找ARP表中目的IP（2.2.2.2）的MAC地址，得到PC3的MAC地址e.e.e；如果没有查到，则通过E0/0接口

发送ARP广播包查询IP地址为2.2.2.2的MAC地址。

7、E0/0接口将封装好的数据包发送出去，报地址为：

源 IP    ：   1.1.1.2/24                   源 MAC     ：   g.g.g（R2、E0/0）

目的 IP ：   2.2.2.2/24                   目的 MAC ：   e.e.e（PC3）

经过SW2的上接口进入，根据其目的MAC地址查询MAC地址表，如果找到匹配表项，则根据指定接口转发出去；如果没有找

到，则向除进接口外的所有接口转发出去。

8、PC3接收到SW2发来的数据包，解封检验MAC地址为自己MAC地址e.e.e，接收数据包，包地址表为：

源 IP ：     1.1.1.2/24                  源 MAC    ： g.g.g（R2、E0/0）

目的 IP ： 2.2.2.2/24                 目的 MAC ： e.e.e（PC3）

然后向源地址发送ICMP应答数据包，过程相似。

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