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二三层转发原理

个人认为最基础最重要的学习网络的原理

我自己在校自学了很久，学了很多在校学不到的技术，MPLS VPN，组播等技术。以前认为网络基础的学习就像很多公开的学习视屏一样，只需要了解一点基础的东西就行了。但是当深入学习网络后才感觉到自己的基础的多么的不扎实。在此写下这篇文章：希望大家能认真学好这边文章里的东西，对大家以后学习高级技术有很大的帮助。有可能写的不是特别好，但是大家可以通过其他途径更加深入的学习这两个原理。且大家在以后的故障排查中按照这两个原理来，可以更快的解决问题。
（原创，转载请标明出处）

二层转发原理（交换机转发原理）

二层转发原理也就是交换机的转发原理
交换机转发原理：学习源MAC，根据目的MAC转发
看这篇文章的人，应该至少都接触过gns3,ensp,PT,eve等软件或者直接接触过真机。
下面就开始正式讲解一下二层转发原理：在OSI和TCP/IP模型中，交换机都在二层，转发数据帧。
下图是数据帧的格式
在最开始就说了二层转发原理就是学习源MAC地址，根据目的MAC地址转发。
当一个数据帧到达交换机后，交换机学习源MAC地址，将该MAC地址添加到自己的MAC地址表中；然后查看自己的MAC地址表，根据目的MAC地址转发。
数据帧分为4种，单播帧、广播帧、组播帧、未知单播帧（这个我就不详解了，大家可以自行去了解一下）
假设一台交换机上不配置任何东西，直连两台PC机，且PC机处于同一网段。PC机会先发送ARP请求，请求对端的MAC地址，交换机在ARP报文的交互过程中，学习源MAC地址，根据目的MAC地址转发。
从下面的一个抓包中可以看出PC1先发出的ARP请求的目的MAC是广播，ARP响应是单播。
交换机接收到ARP请求报文，学习源MAC地址，然后将该MAC地址对应到接收到该数据帧的端口（假如从1端口收到一个ARP请求报文，MAC地址表中 1 端口对应的MAC地址就是收到的报文中的源MAC地址）接收到回包后学习对端的MAC地址，然后构建了一个完整的MAC地址表，双发就能互通。
因为是同一网段，且只用交换机，数据接封装只会解到二层。
因为有了ARP请求，PC1中的ARP表有了PC2的地址，封装数据帧后，交换机接收到该数据帧，根据目的MAC地址转发，PC2收到该数据包，因为目的MAC是自己，解二层，因为目的IP是自己，解封装，看到数据是icmp，然后回包。

三层转发原理（路由器转发原理）

三层转发原理就是路由器的转发原理
路由器的转发原理就是根据路由表转发，路由表中有路由才会转发，无路由则直接丢弃
PC1 ping PC2，PC1 看路由、网关，主机先找到自己的网关，先发送ARP请求，在ARP表中找到对应关系，把数据包转发给网关，网关所在路由器解封装，根据路由表确定出接口，下一跳，然后重新封装，源MAC是出接口，目的MAC是下一跳，但是MAC地址表中无下一跳MAC地址，所以先发送ARP请求，更新MAC地址后在转发包，直到数据包中解封装后目的IP地址直连后，重新解封装，查看MAC地址表，然后ARP请求目的IP地址的MAC地址，然后发给目标主机。目标主机接收后，拆解数据包，然后原路放回数据包，完成传输。
下面是R1-R2,R2-R3之间的抓包
在这个环境中IP头部数据始终不变，MAC头部在经过一个路由器时就会发生改变。因为在路由器是三层设备，传输数据时会解封装到IP头部。


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