不同网络中的数据包流

先决条件 – ARP 工作原理，同一网络中的数据包流

要将数据包传递到目标主机，应该知道源 IP、目标 IP、源 MAC 地址和目标 MAC 地址。数据包流的一些基本规则：

1. 如果目标主机存在于同一网络中，则数据包直接传送到目标主机。
2. 如果目标主机存在于不同的网络中，则数据包首先被传递到默认网关，默认网关又将数据包传递给目标主机。
3. 如果 ARP 未解析，则首先解析 ARP。
4. MAC 地址从不跨越其广播域。

解释 -

这是一个拓扑，其中有主机A（IP地址- 10.0.0.10和MAC地址- 000D.BD22.7C22），主机C（IP地址- 10.0.0.9），主机B（IP地址- 20.0.0.10） , 主机 C (IP 地址-20.0.0.9 和 MAC 地址 – 00E0.A3E2.03DC) 和路由器 (IP 地址 – 10.0.0.20 和 MAC 地址 – 000B.BE8E.5201 on fa0/0,IP 地址 – 20.0.0.20和 MAC 地址 – fa0/1 上的 000B.BE8E.5202）。

现在我们将尝试从主机 A（IP 地址 - 10.0.0.10）ping 主机 B（IP 地址 - 20.0.0.10）。首先，源主机在源IP地址、源子网掩码和目标IP地址、源子网掩码之间进行AND运算，以了解目标是否存在于相同或不同的网络中。

如果结果相同，则目的地在同一个网络中，否则在不同的网络中。在这里，目的地存在于不同的网络中，因此结果会有所不同，数据包将被传递到默认网关。

我们看到生成了 2 条消息 ICMP（紫色）和 ARP（绿色）。 ARP 已生成，因为 ARP 尚未解析。

现在由于应该首先解析 ARP，因此将广播 ARP 请求，并由交换机接收：

交换机依次向主机和路由器广播 ARP 请求。 PC 丢弃该请求，路由器接受它。

现在 ARP 回复由路由器单播到主机 A，如上图所示。

现在 ICMP 数据包将单播到默认网关（IP 地址 - 10.0.0.20 和 MAC 地址 - 000B.BE8E.5201），如上图所示。

注 – ICMP 数据包将单播到默认网关，因为 ARP 现在已解析。

现在必须再次解析 ARP，因为路由器必须将数据包传递给主机 B，而 ARP 表中没有主机 B 的条目。因此，ARP 请求在网络 20.0.0.0/24 中广播。数据包由交换机接收，然后将请求广播到主机 B 和 D。主机 D 将拒绝该请求，主机 B 将接受它并为 MAC 地址 000B.BE8E.5202（路由器 fa0/1 MAC 地址），因为必须将 ARP 回复提供给已收到 ARP 请求的那个 MAC 地址。

如图所示，ARP回复包单播到路由器接口fa0/1的MAC地址（000B.BE8E.5202），源MAC为00E0.A3E2.03DC。

注 –此处，目标 MAC 地址是主机 B 的 MAC 地址 (000B.BE8E.5202)。目标 MAC 地址是主机想要通过其 ARP 请求来解析 ARP 的设备的 MAC 地址。

现在ICMP echo-request 数据包将单播到主机B，如上图3 所示。

主机 B 将生成一个 ICMP 回显响应来响应主机 A 的 ICMP 回显请求，该响应将首先传送到 20.0.0.20（路由器的接口 IP 地址），然后单播到主机 A。

MAC 地址如何从不跨越其广播域？

这是主机 A 将 ICMP 回显请求转发到其默认网关时的 IP 和以太网标头。因此源IP为10.0.0.10，目的IP为10.0.0.20，源MAC地址为000D.BD22.7C22（主机A的MAC地址），目的MAC地址为000B.BE8E.5201（路由器的fa0/0接口MAC地址）。

但是现在当 ICMP echo request 消息从路由器的 fa0/1 接口转发到主机 B 时，源 MAC 地址更改为 000B.BE8E.5202（路由器的 fa0/1 接口 MAC 地址），目标 MAC 地址为 00E0.A3E2 .03DC（主机 B MAC 地址）。

这里不使用路由器的fa0/0接口MAC地址作为源MAC地址，而是使用fa0/1 MAC地址作为MAC地址。因此，fa0/0 不用于其他广播域（20.0.0.0/24 网络），因此 MAC 地址永远不会跨越其广播域。这样，在 2 个不同的网络中执行 PING。