实验2-top 三层ARP
说明：S1二层交换机，AR1路由器。PC1和PC2不同网段，由于是三层ARP，所以不细写交换机的功能，在二层ARP实验已经详细说明。
PC1 ping PC2（第一次通信 ）
①、PC1 到 AR1
因为不同网段的通信，数据包都要经过网关；
PC1在第一次pingPC2的时候，因为不知道自己网关（GATEWAY）的MAC地址，所以会向网关发送一个ARP Request。
此时ARP Request的内容
ARP
Sender IP address：192.168.1.2
Sender MAC address：54-89-98-1B-13-7D
Target IP address：192.168.1.1，（网关的IP地址）
Target MAC address：ff:ff:ff:ff:ff:ff
数据链路层
Source MAC：54-89-98-1B-13-7D
destination：ff:ff:ff:ff:ff:ff
②、AR1 – PC1
当AR1接收到PC1发送的ARP Request之后，看到目的IP地址和自己对应接口IP地址相同后，首先会学习PC1的IP地址和MAC地址并映射到ARP表项
完成之后便会封装一个ARP reply进行回复，里面的主要信息：
ARP
Sender IP address：192.168.1.1
Sender MAC address：00e0-fcfb-36a5，这里是与PC1互连接口的MAC地址
Target IP address：192.168.1.2
Target MAC address：54-89-98-1B-13-7D
数据链路层
Source MAC：00e0-fcfb-36a5
destination MAC：54-89-98-1B-13-7D
封装完成后，发送给PC1，PC1学习里面网关的MAC地址信息，把网关的IP地址和MAC地址映射成一个ARP表项。
完成这一步骤后，PC1封装ICMP报文发送给网关192.168.1.1，即AR1的GE0/0/0接口。
③、第一个ICMP（响应超时）
观察No.22 ICMP协议报文，这就是完成ARP之后发送的第一个ICMP报文，一般是响应超时的，最后有讲响应超时原因。
ICMP
IP层
源IP地址：192.168.1.2
目的IP地址：192.168.2.2
数据链路层
源MAC地址：54-89-98-1B-13-7D（PC1）
目的MAC地址：00e0-fcfb-36a5（AR1 GE 0/0/0）
可以看到这里数据链路层的目的MAC地址和IP层的目的MAC地址对应不上。
这里主要是因为，PC1在学习了网关的MAC地址后，并且这是属于不同网段的通信，数据包要交给网关进行处理，所以数据链路层的目的MAC地址是网关的MAC地址。
IP层目的IP是PC2的IP地址原因：
因为PC1ping的是PC2，所以在封装ICMP报文的时候，源IP地址是PC1，目的IP地址是PC2，路由器主要是看这一部分进行路由转发。
④、AR1 -> PC2
AR1接收到ICMP报文后，查看ICMP报文里面的目的IP地址，发现是不同网段的，就去查询路由表
从子网掩码最大项开始查，最后查到24位子网掩码时，发现通往192.168.2.0/24网段的数据包的下一跳为192.168.2.1，接口号为 GE 0/0/1。
所以此时AR1，就会在GE 0/0/1发生数据，由于AR1和PC2之间也是第一次通信，AR1的ARP表项中没有PC2的MAC地址，所以此时AR1也会封装一个ARP Request从GE 0/0/1发送给PC2。
这里不介绍ARP Request数据链路层的信息了。
ARP
Sender IP address：192.168.2.1
Sender MAC address：00e0-fcfb-36a6（AR1 GE 0/0/1）
Target IP address：192.168.2.2
Target MAC address：ff:ff:ff:ff:ff:ff
⑤、PC2 -> AR1
PC2接收到ARP Request数据包后，学习里面的网关的IP地址和MAC地址映射到自己的ARP表项中
学习完成后，发送ARP reply给AR1 GE 0/0/1
AR1 GE 0/0/1 接收到后，解封装学习里面PC2的MAC地址，并映射到ARP表项中。
完成之后再继续发送ICMP请求报文。
⑥、第一个ICMP响应超时原因
由于在PC1和PC1的网关建立联系的时候，第一个ICMP因为AR1和PC2学习MAC地址的时候没有回复，所以会导致我们ping的时候第一个包会显示Request timeout！
完成MAC地址的学习之后，PC1和PC2就可以正常通信了。
补充，路由转发细节：
我们观察PC1和PC2整条链路的ICMP数据包情况，主要观察数据帧里面的源目MAC地址信息
PC1 -> AR1
AR1 GE 0/0/0
AR1 GE 0/0/1
观察到这里可以发现，PC1 – AR1的源目MAC本来是PC1、AR1 GE 0/0/0
但是到AR1 GE 0/0/1时，源MAC变成了GE 0/0/1的MAC，目的MAC变成了PC2的，这是因为经过路由器的处理后，数据包从GE 0/0/0 交给了GE 0/0/1处理，所以源目MAC地址发生了改变。
从PC2 发送的回复报文也是如此
AR1 GE 0/0/1
AR1 GE 0/0/0
以上便是三层ARP，2026年9月4日16:22:25。
