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ip數據包經由路由轉發的時候源ip，目的ip是否改變？
最近面試網絡方面的經常問到這個問題，答案是不能改變的，除非做了nat轉換才能改變。
不過mac地址是變化的，因為發送端開始不知道目的主機的mac地址，所以每經過一個路由器mac地址是變化的。
目的mac地址是如何得到的？
TCP/IP里面是用的ARP協議。比如新建了一個內網，如果一台機器A找機器B，封裝FRAME時（OSI的第二層用的數據格式），要封裝對方的MAC，開始時A不知道B的MAC，只知道IP，它就發一個ARP包，源IP是自己的，目的IP是B的，源MAC是自己的，目的MAC是廣播的。然后這個請求包在內網內被廣播，當其他機器接到這個包時，用目的IP和自己的IP比較，不是的話就丟棄。B接到時，發現IP與自己的一樣，就答應這個包的請求，把自己的MAC送給A。如果B是其他子網的機器，那么路由器會判斷出B是其他子網，然后路由器把自己的MAC返回給A，A以后再給B發包時，目的MAC封裝的是路由器的。
路由轉發過程：
當主機A發向主機B的數據流在網絡層封裝成IP數據包，IP數據包的首部包含了源地址和目標地址。主機A會用本機配置的24位IP網絡掩碼255.255.255.0與目標地址進行與運算，得出目標網絡地址與本機的網絡地址是不是在同一個網段中。如果不是將IP數據包轉發到網關。
在發往網關前主機A還會通過ARP的請求獲得默認網關的MAC地址。在主機A數據鏈路層IP數據包封裝成以太網數據幀，然后才發住到網關……也就是路由器上的一個端口。
當網關路由器接收到以太網數據幀時，發現數據幀中的目標MAC地址是自己的某一個端口的物理地址，這時路由器會把以太網數據幀的封裝去掉。路由器認為這個IP數據包是要通過自己進行轉發，接着它就在匹配路由表。匹配到路由項后，它就將包發往下一條地址。
路由器轉發數據包就是這樣，所以它始終是不會改IP地址的。只會改MAC.
當有數據包傳到路由器時，路由器首先將其的目的地址與路由表進行對比，如果是本地網絡，將不會進行轉發到外網絡，而是直接轉發給本地網內的目的主機；但是如果目的地址經路由表對比，發現不是在本網中，有nat就將改變源地址的IP（原源地址的Ip地址改為了路由器的IP地址），路由器將數據包轉發到相應的端口，進行通信。
比如：
如：A訪問B，
首先對比是否同一子網，如果是,檢查ARP表,有B的MAC就直接發送,沒有就發送ARP請求.如果否，發送到默認網關C，源IP為A，源MAC為A，目的IP為B，目的MAC地址為C，
C接收到這個包，檢查路由表，發送到下一跳D，源IP為A，源MAC為C，目的IP為B，目的MAC為D…..
如此循環,直到發送到B.
NAT為特殊應用，會修改源IP為網關自己外網IP。
數據包經由路由轉發時源、目的IP地址及MAC地址變化情況
關於MAC地址和IP地址在傳輸過程中變與不變的問題：
結論：mac地址在同一個廣播域的傳輸過程中是不變的，在跨越廣播域的時候會發生改變的；而IP地址在傳輸過程中是不會改變的（除NAT的時候）。
我們知道的幾個概念：
首先我們要知道，MAC地址是用於同一物理或邏輯第2層網絡上的設備間進行通信的；
而第三層地址（IP地址）是可以在多個網絡設備之間通信的。
下面我們來分析一下：
MAC地址是在同一個廣播域有效的，那么去了另外一個廣播域（網段）MAC地址肯定要改變的；
在同一個廣播域中數據幀的mac地址是不會變的，因為所有交換機應該都知道該廣播域中的所有主機的MAC地址（如果不知道會通過被動廣播的方式來學習到）。既然知道所有的MAC地址，那么當我交換機收到數據幀的時候就看一下目標MAC地址，然后對照一下MAC地址表，從對應的接口仍出去就好了。
IP地址是在整個網絡中有效的，整個Internet網絡就相當於是一個大的地圖，同樣知道所有的IP地址如何到達，那么在傳輸過程中源ip和目的ip也是不會改變的。當路由器收到數據包的時候，檢查數據包的目的IP地址，然后查找路由表（路由轉發表），選擇合適的接口發出去。
練習一下：
圖中A-R4-R2-B
假設有數據幀X，傳輸過程中：
A到R4：MAC地址（存在的話）源地址是A，目的地址是R4；
R4到R2：MAC地址（存在的話）源地址是R4，目的地址是R2；
R2到B：MAC地址（存在的話）源地址是R2，目的地址是B；
在沒有經過NAT情況下，源IP地址和目的IP地址在整個傳輸過程是不能改變的。
A到R4：IP地址 源地址是A，目的地址是R4 B；
R4到R2：IP地址 源地址是A，目的地址是R4 B；
R2到B：IP地址 源地址是A，目的地址是R4 B；
當交換機收到一個數據包時；
交換機會將這個數據包包頭的目的MAC信息提取出來，與自身的MAC地址表比較；
情況一：如果找到對應項，則按MAC表進行轉發；
情況二：如果沒找到對應項，則在除了接收到數據包以外的所有端口進行轉發（廣播）；
解釋：MAC地址表 是MAC地址與端口對應的關系表；即某個MAC地址連接在某個端口；
問題：當情況二發生時，需要在其他所有端口進行廣播（這樣做其實很不好），這個廣播會到什么地方結束呢？答：——路由器。
為什么到路由器就會結束了呢？
當路由器接收到一個數據包時，工作過程如下：
首先提取數據包頭的目的MAC信息，與自身MAC表比較：
情況一：如果找到對應項，則按MAC表進行轉發(與交換機一樣)；
情況二（亮點來了）：如果沒找到則提取數據包頭的目的IP信息，則與自身的路由表進行比較（又分兩種情況）
情況二。1找到了對應的路由表，則按着路由表轉發（與查到MAC表很像啊）。
情況二。2沒找到對應路由表，則按着缺省路由轉發（發現了嗎自始自終沒有出現過廣播）
解釋：路由表和MAC的區別在於，路由表存放的是目的IP下一步要去的地方的IP。
廣播在路由器能夠結束，原因就是路由器會在查找不到對應MAC表時，根據目的IP進行路由。路由過程的兩種情況都不存在廣播。