子网划分的两个网段有包含关系时，两个网段之间访问数据流量的走向

本文链接：https://blog.csdn.net/padefe123/article/details/120096129

拓扑搭建与问题

如下面拓扑图1-1所示，PC1的IP为192.168.30.130/24，PC2的IP为192.168.30.3/27，两台PC机的网关都在路由器AR1上，网关为192.168.30.230/24。PC1能不能ping通PC2 ？抓包分析。

图1-1

查看各个设备的ARP缓存表

先查设备的ARP缓存表？与后面再次查看有对比。

PC1要访问PC2，数据要发送出去，必须要知道PC2的IP地址，但仅有IP地址是不行的，因为数据报文必须封装成帧才能通过数据链路层进行发送，而数据帧必须要包含目的MAC地址，所以PC1还要获取到PC2的MAC地址才行。MAC地址通过ARP协议来获取。

[AR1]display arp
IP ADDRESS MAC ADDRESS EXPIRE(M) TYPE INTERFACE VPN-INSTANCE
VLAN/CEVLAN PVC
------------------------------------------------------------------------------
192.168.30.230 00e0-fcb6-457c I - GE0/0/1
------------------------------------------------------------------------------
Total:1 Dynamic:0 Static:0 Interface:1
[AR1]

[LSW1]display arp
IP ADDRESS MAC ADDRESS EXPIRE(M) TYPE INTERFACE VPN-INSTANCE
VLAN
------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------
Total:0 Dynamic:0 Static:0 Interface:0
[LSW1]

两台PC机用arp -a命令查看ARP缓存表都是空。

PC>arp -a

Internet Address Physical Address Type

PC>

设备的ARP缓存表都是空的，因为还没有数据流。

PC1访问PC2与抓包情况

PC1使用ping 192.168.30.3命令访问PC2时，事先准备在交换机LSW1的接口Ethernet 0/0/1、Ethernet 0/0/2跟路由器AR1接口gigabitethernet 0/0/1上抓包查看。

1、PC1访问PC2，如图1-2所示。

图1-2

2、查看交换机LSW1的Ethernet 0/0/1抓包情况，如图1-3所示。

图1-3

3、查看交换机LSW1的Ethernet 0/0/2抓包情况，如图1-4所示。

图1-4

4、查看网关路由器AR1的gigabitethernet 0/0/1抓包情况，如图1-5所示。

图1-5

抓包分析：图1-3、图1-4与图1-5中的数字与下面分析点对应。

1、PC1访问PC2时，先根据自己的子网掩码长度知道目的（PC2）IP地址与自己是同一个网段。当PC1要将数据包发送到目的PC2时，会检查自己的ARP缓存表中是否存在PC2的IP地址对应的MAC地址，PC1检查到自身ARP缓存表是空的（前面有查看arp缓存表的操作），不存在PC2的MAC地址。所以PC1会发送ARP request来获取目的MAC地址。由于PC1不知道PC2的MAC地址，所以目的MAC地址为广播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。该ARP request报文会通过交换机LSW1广播出去，在该网络上主机PC2跟网关路由器AR1都会收到该报文，查看交换机的Ethernet0/0/2跟AR1接口1抓包情况，都会看到该报文，网关AR1会阻止该报文发送到其它网络上。

2、网关AR1接收到PC1的ARP request报文，检查到该报文的目的地址与自己的IP地址不一样，会忽略该报文。

3、PC2接收到PC1的ARP request报文之后，检查到该报文的目的地址是与自己的IP地址一样的，则PC2先将该报文中的源MAC地址和源IP地址记录到自己的ARP缓存表中，然后回复一个ARP Reply报文，因为已经知道PC1的MAC地址了，所以该报文是单播发送的。

4、PC1收到PC2的ARP Reply报文后，检查到该ARP报文中的目的MAC地址与自己的MAC地址一样，将该源MAC地址和源IP地址记录到自己的ARP缓存表中。再次重新封装数据帧通过二层直接向PC2发送ICMP request 报文。

5、PC2收到PC1的ICMP request 报文，根据自己的子网掩码长度知道源（PC1）IP地址与自己不在同一个网段。会在自己的ARP缓存表中查找自己网关的MAC地址，发现没有网关的MAC地址，就会发送ARP request报文广播出去，在交换机Ethernet0/0/1跟网关AR1的接口1上都会收到该报文。

6、PC1接收到PC2的ARP request报文后，检查到该报文的目的地址与自己的IP地址不一样，忽略该报文。

7、网关AR1接收到PC2的ARP request报文后，检查到该报文的目的地址与自己的IP地址一样的，会先将该报文中的源MAC地址和源IP地址记录到自己的ARP缓存表中，然后回复一个ARP Reply报文。

8、PC1没有收到ICMP reply 应答包，会继续发送ICMP request 请求包，所以一开始会丢包。

9、PC2接收到网关AR1回复的ARP Reply应答包后，检查到该ARP报文中的目的IP地址与自己的IP地址一样，将该源MAC地址和源IP地址记录到自己的ARP缓存表中。这时PC2再次接收到PC1的ICMP request 请求包，PC2重新封装数据帧，源MAC地址为网关的MAC地址（要通过网关才能与PC2通信），回复发送ICMP reply到达网关。

10、网关AR1接收到PC2回复PC1的ICMP reply报文时（TTL为128），读取目的IP地址的网络部分，然后在路由表上查看，发现该报文目的IP地址是直连网段，查找自己的ARP缓存表，发现没有该ICMP reply报文中的目的IP地址（PC1)相对应的MAC地址，网关AR1发送ARP request报文，该报文通过交换机广播在整个网络中。

11、PC1接收到来自网关AR1的ARP request报文，检查到该报文的目的地址是与自己的IP地址一样的，单播一个ARP Reply应答包给网关AR1。

12、PC2接收到来自网关AR1的ARP request报文，检查到该报文的目的地址与自己的IP地址不一样，会忽略该报文。

13、网关AR1接收到PC1的ARP reply应答包后，检查到该报文的目的地址是与自己的IP地址一样的，首先将该报文中的源MAC地址和源IP地址记录到自己的ARP缓存表中。

14、PC1收不到ICMP reply 报文，会再次向PC2发送ICMP request报文，PC1认为自己与PC2是同网段的，直接通过二层转发给PC2，而PC2觉得自己与PC1不在同一个网段，所以会先找网关。PC2通过网关AR1回复PC1的ICMP request报文，封装数据帧时，目的MAC地址是网关的MAC地址，而不是PC1的MAC地址，源MAC地址是PC2的。

15、网关AR1接收到PC2去往PC1的ICMP replay报文数据流量（TTL值为128），网关会将源MAC地址由PC2的MAC地址换成网关AR1的MAC地址，目的MAC地址是PC1，重新封装数据帧，然后发送给PC1（TTL值为127）。PC2之后回复PC1的报文都会先发送给网关AR1，由网关AR1做三层转发。

再次查看各个设备的ARP缓存表

<AR1>display arp
IP ADDRESS MAC ADDRESS EXPIRE(M) TYPE INTERFACE VPN-INSTANCE
VLAN/CEVLAN PVC
------------------------------------------------------------------------------
192.168.30.230 00e0-fcb6-457c I - GE0/0/1
192.168.30.3 5489-9822-20ca 1 D-0 GE0/0/1
192.168.30.130 5489-982c-091c 1 D-0 GE0/0/1
------------------------------------------------------------------------------
Total:3 Dynamic:2 Static:0 Interface:1
<AR1>

交换机的ARP缓存表是空，为什么？

因为交换机LSW1在该实验中只是做透明转发，自己没有做ARP解析，只是转发其它设备的ARP，所以它的ARP缓存表是空的。

PC1>arp -a

Internet Address Physical Address Type
192.168.30.3 54-89-98-22-20-CA dynamic

PC1>

PC2>arp -a

Internet Address Physical Address Type
192.168.30.130 54-89-98-2C-09-1C dynamic
192.168.30.230 00-E0-FC-B6-45-7C dynamic

PC2>