三层交换机报文转发过程解析

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1、三层交换机报文转发过程解析一、三层交换机报文转发过程图1-2如图1-2所示，假如主机A想访问主机B，首先主机A会将自己的IP地址和子网掩码做与操作,得出网路地址(如:Host-A的IP地址100.1.1.2与自身掩码255.255.255.0做与操作后,得到的网络号是100.1.1.0).然后判断目的IP地址(即Host-B的IP地址)与自己的网络地址是不是在同一个子网.因为图中主机A和主机B不在同一子网内,所以需要进行三层转发.1、主机A发送ARP广播获取网关MAC地址主机A想访问主机B首先要有主机B的MAC地址，由于主机A和主机B不在同一子网，所以主机A首先会向缺省网关

2、发送ARP广播报文来获取网关的MAC地址。ARP报文格式如下：Ethernet头ARP头D-MACS-MACS-MACS-IPD-MACD-IPff:ff:ff:ff:ff:ff00e0-d26b-812100e0-d26b-8121100.1.1.200:00:00:00:00:00100.1.1.11、交换机形成主机A的MAC表项，并用网关MAC地址回应主机A的ARP请求交换机收到ARP广播报文后,首先学习ARP报文Ethernet头部的源MAC地址，交换机芯片将自动记录主机A的MAC地址(00e0-d26b-8121)、接收该ARP报文的交换机接口号(E1/0/0)及

3、此接口所属的VLAN(VLAN10)等信息,并形成一条MAC表项放入交换机MAC表中.同时，交换机也会通过软件把主机A的IP、MAC、上连到交换机的接口等信息保存到交换机的硬件转发表里（三层硬件表项,MAC表是没有IP的）。由于主机A发送的ARP广播报文中的目的IP地址(100.1.1.1)就是交换机上接收该ARP广播报文的接口(E1/0/0)所属VLAN(VLAN10)的IP地址，所以交换机将使用vlan10的MAC地址回复主机A的ARP请求。ARP回复报文如下：Ethernet头ARP头D-MACS-MACS-MACS-IPD-MACD-IP00e0-d26b-8121

4、00e0-d26b-811100e0-d26b-8111100.1.1.100e0-d26b-8121100.1.1.22、主机A把网关MAC当作主机B的MAC访问主机B主机A收到网关的ARP回应报文后，会把网关的MAC地址当成是主机B的MAC地址，这样主机A发送数据给主机B时就会使用网关MAC作为目的MAC来封装数据侦,侦格式如下：Ethernet头IP头数据D-MACS-MACS-IPD-IPDATA00e0-d26b-811100e0-d26b-8121100.1.1.2200.1.1.2……3、交换机查找硬件转发表/路由表进行三层转发交换机收到主机A发来的数据报文后

5、，仍然会首先学习数据报文Ethernet头部的源MAC地址，然后根据Ethernet头部的目的MAC查找交换机的MAC表，此时发现目的MAC地址就是本地VLAN的MAC地址，这种情况下交换机会把该报文上送到交换芯片的三层引擎处理。三层引擎将首先查找硬件转发表。⑴如果硬件转发表中有匹配项，则根据报文目的IP地址作相应处理：①、目的IP地址就是本地的IP地址，则交相应模块处理。②、目的IP是其他设备IP地址,本地只是转发，则根据硬件转发表项使用出接口MAC替换报文的源MAC地址，用下一跳MAC替换报文的目的MAC地址，同时TTL值减1，继续转发。（此处与二层的区别在于需要对报文

6、进行源、目的MAC进行替换）⑵如果不匹配则查找路由表，有匹配项则按照上面（2）中的操作进行，同时把相应的目的IP、下一跳MAC、出接口等信息存储到硬件转发表项中，下次就不需要查路由表了，这就是所谓的一次路由多次交换。⑶如果路由表也没有匹配项，则丢弃报文。此处，由于主机A数据报文的目的IP是主机B的地址，并且主机B和交换机直连，交换机的硬件转发表/路由表已经有主机B的路由表项，所以交换机将主机A发来的报文中的源、目的MAC地址作替换，同时TTL值减1，然后发给主机B。经过MAC替换后的报文格式如下：Ethernet头IP头数据D-MACS-MACS-IPD-IPDATA00e

7、0-d26b-821200e0-d26b-8222100.1.1.2200.1.1.2……这样主机A就把数据报文发到了不同网段的主机B。同时交换机上也保存了关于主机A和主机B的硬件转发表项，以后主机A和主机B互访，以及其他网段主机访问主机A或主机B交换机就可以根据硬件转发表项直接转发，而不需要查找路由表。