局域网内（交换机和路由器）之间的通信

1. 交换机和路由器之间的区别

交换机主要用于构建局域网，而路由器负责将主机连接到外部网络.

2. 局域网之间的通信

示例1:

1. 当PC1与PC2通信时，在PC1计算机中，应用层生成的数据将被移交给传输层. 传输层执行数据分段以使数据大小适合在网络上传输，并根据应用层上不同软件生成的数据选择不同的协议. 堆栈封装TCP或UDP，然后封装不同的服务端口号（用于例如: WWW 80，FTP 21），然后将其传递到网络层；网络层将源IP和目的IP封装在数据包的报头中，并根据上层协议栈进行标识. 不同的协议号，当IP报头封装TCP时，协议号为6，UDP协议号. 是17，用于标识上层使用的协议，并继续传递给数据链路层；数据链路层将帧封装在数据包头中，封装源MAC和目标MAC. 由于目的MAC地址未知，因此将封装ARP广播数据包. 完整的F类型字段是0X0806广播数据包，并传递到物理层. 物理层被转换为电信号（位流）并发送到交换机；

2. 交换机收到发现为ARP的广播报文后，进行解封装并学习PC1的MAC地址，继续封装并在接收端口以外的其他端口再次广播ARP；

3. 路由器从交换机接收ARP广播并将其解封装. 可以看到数据包中的type字段是0X0806，它是ARP广播包，并做出了响应. 源MAC是路由器（网关）的MAC，目标MAC是PC1的MAC. 类型字段为0X0806，数据通过物理层转换为电信号（比特流）并发送至交换机；

4. 交换机收到报文后，进行解封装，学习到源MAC（路由器的MAC），发现目的MAC已经存在于自己的MAC表中，检查目的MAC对应的端口，并从对应的端口发送给PC1；

5. PC1收到数据包后，进行解封装，了解路由器（网关）的MAC，在数据链路层将目标MAC封装为路由器（网关）的MAC，类型字段为0X0800，并在以下位置封装FCS数据帧的末尾进行校准验证数据的完整性，然后将其传递到较低层到物理层. 物理层将数据帧转换为电信号（位流）并将其发送到交换机；

（注意: 对于不同网段的通信，PC首先将数据传输到网关）

6. 交换机接收数据包，检查目的MAC已经存在于自己的MAC表中，并根据自己的MAC表中对应的端口发送出去；

7. 路由器收到数据包后，将其解封装并在数据包的标头中找到目标ip. 它在路由表条目中搜索相应的端口并重写数据. 由于不知道目标主机的MAC地址，因此路由器将发送ARP广播. PC2接收数据包并将其解封装. 发现这是ARP广播，​​类型字段为0X0806.

然后封装并回复它，源MAC是PC2的MAC，目标MAC是路由器的MAC，路由器在接收到它后，会将与PC2对应的MAC地址和端口记录在MAC表中，

8. 当pc2接收到该信息时，它将对数据进行解封装，发现目标IP是针对其自身的，然后继续解封装，然后将数据发送到应用qq. 然后回复路由，在传输层中将源端口号设置为8000，将目标端口号设置为4000，并封装udp标头. 在网络层将源IP设置为192. 168.2.1，目标ip设置为192.168.1.2，协议号为17，源mac设置为12 3s，目标mac设置为12 1s，类型字段为0x0800，封装了FCS，并且物理层将数据转换为位并将其传输到路由器. 路由器搜索路由表并重写数据，从f0 / 0传输数据，解封装交换机，搜索mac表，然后封装数据，并将其从f0 / 0传输到pc1. 交流完成.

示例2:

1）HostA将来自上层的数据包封装为网络层的IP数据包，其中源IP地址是其自身，目标IP地址是HostB. HostA将使用由此计算机“ And”操作配置的24位子网掩码和目标地址，得出的结论是目标地址与该计算机的网段不同，因此发送给HostB的数据包需要通过网关路由A.

2）HostA通过ARP请求获取网关路由器A的E0端口的MAC地址，并将路由器E0接口的MAC地址封装为链路层的目标MAC地址，源MAC地址本身就是其自身.

3）路由器A可以从E0接收数据帧，删除数据链路层的封装，并检查是否存在与目标IP地址网段（即192.168.2.2的网段）匹配的项. 路由表根据路由表中记录到192.168.2.0网段的数据，请将其发送到下一跳地址10.1.1.2，以便将数据重新封装在路由器A的E1端口上. ，源MAC地址是路由器A的E1接口的MAC. 封装的目标MAC地址是路由器2的E1接口的MAC地址.

4）路由B从E1端口接收数据帧，并且还删除数据链路层的封装，检测目标IP地址，并将其与路由表进行匹配. 此时，发现目标地址的网段正好在自己的E0端口的直连网段上，路由器B通过ARP广播获知了主机B的MAC地址. 此时，数据包将重新封装在路由器B的E0接口上. 源MAC地址是路由器B的E0接口MAC地址，目的MAC地址是HostB的MAC地址. 封装完成后，直接从路由器的E0接口发送到HostB.

5）只有这样，主机B才会接收主机A发送的数据.

3. 内网通信

ARP协议: ARP协议是在网络层工作的协议. 它负责将IP地址解析为MAC地址.

1）如果主机A要向主机B发送数据，则主机A将首先检查其自己的ARP缓存表，以查看主机B的IP地址和MAC地址之间是否存在对应关系. 如果是这样，主机B的MAC地址将封装在数据帧中作为源MAC地址. 如果不是，主机A将发送ARP请求消息，请求的目标IP地址是主机B的IP地址，目标MAC地址是MAC地址的广播帧（即FF-FF-FF-FF- FF-FF），源IP地址和MAC地址是主机A的IP地址和MAC地址.

2）交换机收到该数据帧后，发现该数据帧是广播帧，因此它将从所有非接收接口发送此数据帧.

3）主机B收到该数据帧后，将检查IP地址是否是其自己的，并在其自己的ARP缓存表中记录主机A的IP地址和MAC地址之间的对应关系，并发送ARP回复，包括自己的MAC地址.

4）主机A收到响应数据帧后，将主机B的IP地址和MAC地址之间的对应关系记录在其自己的ARP缓存表中. 此时，交换机已经学习了主机A和主机B的MAC地址.

4. 摘要

1）每个主机都有一个ARP表.

2）交换机主要转发数据. 根据MAC表，将其转发到指定的接口. 如果MAC表不可用，则会从非接收接口（即广播）将其发送出去.

3）LAN中的通信是通过交换机（相同的功能）进行的. 如果主机ARP表中没有目标MAC地址，则向交换机发送ARP请求信息. 如果有开关，它将直接返回. 如果不是，它将广播并等待目标返回. 更新ARP表. 源主机获取目标MAC并重新填充数据包，然后将其发送到交换机以转发到目标主机.

4）LAN之间的通信通过路由器，并且目标主机在另一个网络上. 在这里，路由器可以看到目标主机. 源主机向交换机->路由器发送ARP请求，然后路由器返回以更新交换机和源主机的MAC表. ARP表，源主机向路由器发送数据，检查路由表是否有与目标网段匹配的表项，重新封装报文，源MAC为路由MAC，目标MAC为目标路由2MAC，当到达路由2时，目标IP地址执行检测并与路由表匹配. 此时，发现目标地址的网段恰好是其自己的E0端口的直接连接网段. 路由器B通过ARP广播获取主机B的MAC地址. 此时，数据包在路由器B的E0处. 接口被再次封装，源MAC地址是路由器B的E0接口的MAC地址，目的MAC地址是HostB的MAC地址. 封装完成后，直接从路由器的E0接口发送到HostB.

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