原文參考：網絡數據包轉發過程--鏈路傳輸層、網絡層轉發「詳細」 (baidu.com)
涉及到網絡上數據包的轉發必須用到三張表：Mac表、Arp表、路由表。
一、交換機與Mac地址表
1、 Mac地址表
記錄mac地址與接口的對應關系，SW依據mac表轉發數據幀到目標主機。
2、交換機工作原理
測試環境組網：
- 在組網沒有建立連接前，交換機上沒有mac表
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在pc1上ping pc2的ip，在構造icmp報文前，需要知道目標主機的mac地址，由於此時pc1上沒有匹配的mac地址條目，pc1將會先發送廣播報文
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交換機在收到數據幀后，將源mac以及入接口記錄保存在mac表中；根據數據幀中的目的mac地址，查找自己的mac表，若能夠找到，直接從對應接口單播發送該數據幀到目標主機上；
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若找不到，將該數據幀從其他接口廣播出去，此時局域網中所有主機都會收到該數據幀，只有匹配目的mac的主機才會單播響應一個數據幀（即組網中的pc2）；
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交換機在收到響應數據幀后，將會記錄數據幀的源mac地址以及對應的接口。
交換機上學習到的mac表如下圖：
SW具有動態學習源MAC地址的功能，並且交換機的一個接口可以對應多個MAC地址，但是一個MAC地址只能對應一個接口。
學習的mac地址老化時間SW動態學習的MAC地址默認只有300S的有效期，如果300S內記錄的MAC地址沒有通信，則會刪除此記錄。
二、 ARP緩存表
1、 ARP協議：ARP協議是工作在網絡層的協議，它負責將IP地址解析為MAC地址。
2、 ARP表學習過程
測試環境組網：
1）在pc1上ping pc2的ip，在構造icmp報文前，需要知道目標主機的mac地址，由於此時pc1上沒有匹配的mac地址條目，pc1將會先發送廣播報文，報文如下：
其中二層報文頭中目的mac為全F的廣播mac地址，arp報文中封裝的目的mac地址為全0的mac地址。
2）交換機收到數據幀后，將源mac以及入接口記錄保存在mac表中；
根據數據幀中的目的mac地址，查找自己的mac表，若能夠找到，直接從對應接口單播發送該數據幀到目標主機上；
3）若找不到，將該數據幀從其他非接收端口廣播出去，此時局域網中所有主機都會收到該數據幀，即pc2會收到報文，記錄報文中源mac地址，發現報文中目的ip就是自己，將會發送單播報文進行響應；
4）交換機在收到響應數據幀后，將會記錄數據幀的源mac地址以及對應的接口，pc1也會記錄響應報文的源mac地址。
ARP表的更新， 當設備收到ARP請求或其他ARP報文，且現存ARP緩存表中記錄有該IP對應的ARP表項。其他的非ARP報文不會影響ARP緩存表。不同系統的ARP表老化時間不一樣，具體設備需要進一步確認。
三、 路由表
1、 網絡層工作，路由器接收到數據包后，會讀取目標邏輯地址的網絡部分，而后查找路由表。如果找到目標地址的路由條目，則從相應接口進行轉發；如果沒有找到，但是能夠匹配默認路由，則從對應接口轉發；否則，將丟棄數據包，返回路由不可達信息。
2、 工作原理
測試組網：
設備在接入組網前的路由表項：
1） PC1將來自上層的報文在網絡層封裝成IP數據包（其中源、目的IP地址分別為PC1、PC2的IP地址），讓源、目的IP地址進行“與”運算來得出是否為同一網段，此時發現PC1/PC2主機不在同一網段，故數據包將經由網關A進行轉發。
2） 由於PC1沒有記錄網關A（即路由器R1）的mac地址，將會發送ARP請求來獲取，並將網關A的mac地址封裝為目的mac地址，源mac為主機A。
3） 網關設備在收到arp廣播報文后，發現報文的目的ip就是自己，將會發送arp報文（單播）報文進行響應。PC1收到報文后會記錄源mac到自己的mac表中。
4） PC1在學習到mac地址后，封裝icmp報文發送出去，此報文中源ip、目的ip分別為PC1和PC2的主機ip，源mac為PC1的mac地址，目的mac為網關接口的mac地址。
5） 路由設備會解封裝報文，發現目的ip不是自己同時也不同網段，此時將會檢查自己的路由表中是否記錄匹配目的ip網段的路由條目，發現存在此路由信息，然后將數據包交給對應的接口feth27進行轉發。
6） 路由設備轉發報文前需要知道目的mac地址，因此將會從接口feth27發送arp廣播，PC2上獲取的廣播報文如下：
7） PC2會學習arp請求包中的源mac地址，查看報文的目的ip就是自己，將會發送arp響應報文回應,此時設備上也已經學習到完整的arp表。
8） 網關設備在學習到mac地址后，封裝icmp報文發送出去，此報文中源ip、目的ip分別為P和PC2的主機ip，源mac為網關接口feth27的mac地址，目的mac為目標主機PC2的mac地址。如此報文就會從接口發送到目標設備上，成功轉發icmp報文。
