实验原理

问题描述：

• 有两台 PC，分别命名为 PC1 和 PC2。

• PC1 和 PC2 分别连接路由器 R 的 G1 和 G2 端口。

• PC1 的 IP 地址为 172.168.1.1，PC2 的 IP 地址为 192.168.1.2。

• 路由器 R 对应端口一的网关地址为 172.168.1.254，对应端口二的网关地址为 192.168.1.254。

• 现在 PC1 通过 ping 命令要 ping 通 PC2。
  需要解决的问题：

• 在这个过程中，路由器 R 做了哪些事情？

• 这个过程涉及到哪些网络层和传输层的协议？

• 路由器如何进行 IP 地址和 MAC 地址表的学习？

实验过程

PC1到R：

1. 发送一个ICMP包，源IP为172.168.1.1，目的IP为192.168.1.2，目的MAC为端口一的MAC地址。

2. 路由器R收到ICMP包后，进行解包操作，读取目的IP地址，发现需要转发到另一个子网，于是进行路由查找。

3. 路由器R查找路由表，发现目的IP地址192.168.1.2应该走端口二，于是将ICMP包转发给端口二。
   PC2回复ICMP：

4. 端口二接收到ICMP包后，进行解包操作，读取目的MAC地址，发现该MAC地址为自己的MAC地址，于是进行目的IP地址查找。

5. 端口二查找MAC表，发现没有192.168.1.2的MAC地址，于是发送ARP请求到端口一，请求192.168.1.2的MAC地址。

6. PC2收到ARP请求后，返回ARP响应包，将自己的MAC地址告诉端口二。

7. 端口二收到ARP响应包后，将目的MAC地址改为PC2的MAC地址，并将ICMP包转发给PC2。

8. PC2接收到ICMP包后，进行回复操作，将ICMP包回复给PC1。
   PC2回复ICMP到PC1：

9. PC2将ICMP包的源IP改为自己的IP地址，将目的IP改为172.168.1.1，将目的MAC改为端口二的MAC地址。

10. 端口二接收到ICMP包后，进行解包操作，读取目的MAC地址，发现该MAC地址为自己的MAC地址，于是进行目的IP地址查找。

11. 端口二查找MAC表，发现没有172.168.1.1的MAC地址，于是发送ARP请求到端口一，请求172.168.1.1的MAC地址。

12. PC1收到ARP请求后，返回ARP响应包，将自己的MAC地址告诉端口一。

13. 端口一收到ARP响应包后，将目的MAC地址改为PC1的MAC地址，并将ICMP包转发给PC1。

14. PC1接收到ICMP包后，处理完毕。

总结

路由器对IP和MAC表的学习过程：

• 当路由器收到一个数据包时，会将数据包中的源IP地址添加到相应的IP表中。但源MAC地址不会添加到MAC表，因为他的MAC表只记录端口MAC不会记录其他设备的MAC
• 当路由器需要将数据包转发到一个目的IP地址时，会查找IP表来确定该数据包应该从哪个端口转发出去。
• 如果在MAC表中找不到该目的IP地址对应的MAC地址，则会发送ARP请求到该目的IP地址所在的子网中，请求该IP地址的MAC地址。
• 当收到ARP响应包时，会将对应的MAC地址添加到MAC表中。

实验结果：