源主機在發起通信之前，將Self IP與目的主機的IP進行比較，如果兩者位於同一網段（用子網掩碼計算后具有相同的網絡號），那么源主機直接向目的主機發送ARP請求，在接收到目的主機的ARP應答后獲取對方的MAC地址，然后用對方的MAC地址作為目的MAC進行報文發送，位於同一VLAN（網段）的主機互訪時屬於這種情況，這是互聯的交換機做二層交換轉發。
當源主機判斷目的主機與自己位於不同網段時，它會通過網關來提交報文，即發送ARP請求來獲取網關IP地址對應的MAC，在得到網關的ARP應答后，用網關MAC作為報文目的MAC進行報文發送……也就是路由器的某個端口。注意，報文的源IP是源主機IP，目的IP依然是目的主機IP。
這里1,2步驟都是先進行IP信息封裝處理，再通過ARP進行MAC封裝處理（先3層，再2層），解包則相反。
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（包含目標地址和指向目標地址的指針）。匹配到路由項后，它就將包發往下一條地址。
路由器轉發數據包也是這樣，它始終是不會改IP地址的，只會改源/目標MAC。
萬一路由遇到目的MAC是廣播地址怎么辦？IP的廣播有三種：
255.255.255.255叫本地廣播，也叫直播，direct broadcast，不跨路由器。
172.16.33.255叫子網廣播，廣播給172.16.33.0這個子網，可以跨路由器。
172.16.255.255叫全子網廣播，廣播給172.16.0.0這個主網，可以跨路由器。
路由器是三層設備，可以隔離廣播，但並不是所有廣播都隔離。事實上只有本地廣播路由器才不轉發，對於子網廣播和全子網廣播，路由器是轉發的。為什么呢？我們來看255.255.255.255的廣播，在MAC的封裝中，對應的目的MAC是廣播，而子網廣播和全子網廣播，對應的目的MAC是單播，所以路由器會轉發。所以路由器隔離的廣播是目的MAC為全1的廣播，對於目的MAC是單播的上層廣播，路由器是不能隔離的。
IP數據包經由路由轉發的時候 源/目的IP，源/目的MAC是否發生改變，如何改變？
A—–(B1-B2)—–(C1-C2)——E
如上拓撲圖為例，B1和B2是路由器B上的兩個接口，C1和C2是路由器C上的兩個接口，A和E是PC，由主機A向主機E發送數據包，那么在主機A形成的數據包的目的IP就是E的IP，源IP就是主機A的IP地址，目標MAC地址就是B1的MAC地址，源MAC地址就是A的MAC地址。
由A發給路由器B，B經過重封裝后，源IP和目標IP是不變的，源MAC地址變成B2的MAC地址，目標MAC地址變成C1的MAC地址，封裝完成發送給路由器C，路由器C接收到數據包后和B做的操作是一樣的，源IP和目標IP的不變的，源MAC地址變成C2的MAC地址，目標MAC地址變成主機E的MAC地址，然后發送給主機E，這樣E就收到了這個數據包，當恢復數據包的時候就是把收到的數據包的源IP地址（主機A的IP地址）和源MAC地址（接口C2的MAC地址）作為他的目標IP和目標MAC地址。