实例解释MAC地址表、ARP表、路由表的作用

一、简介

MAC地址表

MAC地址表是交换机等网络设备记录MAC地址和端口的映射关系(见下图)，代表了交换机从哪个端口学习到了某个MAC地址，交换机把这个信息记录下来，后续交换机需要转发数据的时候就可以根据报文的目的MAC地址去根据MAC地址表转发数据。

在华为交换机设备上可以通过dis mac-address 查看本地mac的地址表的信息，通过下图的显示我们可以知道mac地址 5489-98b1-79f4 是从G0/0/2端口学习到的；

ARP表

ARP表就是路由器等网络设备记录IP地址和MAC地址对应关系的表项（如下图）。

当我们需要转发数据的时候除了需要对方的目的IP地址，还需要知道对方的MAC地址，那么正常情况下我们优先会在本地ARP表中查看是否有目的IP对应的MAC地址。

在华为网络设备上可以通过dis arp 查看本地arp表的信息，通过下图的显示我们可以知道mac地址 5489-98b1-79f4 是对应的IP地址是192.168.1.2 ；

路由表

路由表就是路由器用于指导数据包如何转发的表项，记录了去往目的IP的下一跳去哪里（如下图）。

路由表的作用类似于我们生活中的地图，指引我们去往一个目的地该如何走?

在华为网络设备上可以通过display ip routing-table 查看本地路由表的信息，通过下图的显示我们可以知道去往目的192.168.2.0/24 的下一跳是10.1.1.2 ；

案例一：PC1和PC2二层互访通信过程详解

如上图的网络拓扑，PC1和PC2通过交换机SW1互联，PC1 的IP地址为192.168.1.1/24 ，PC2的IP地址为192.168.1.2/24 ，那么PC1和PC2的通信就是简单的二层通信（二层通信不涉及路由表），下面我们从ARP表和MAC地址表的角度详细解析下这个通信过程。

下面我们来详细分析下：

1. PC1要想访问PC2，除了需要知道目的IP 192.168.1.2 以外，还需要知道PC2 的mac地址，因为所有的数据通信都是基于TCP/IP参考模型的，需要对数据进行封装。

首先PC1会查找自己的ARP表项看是否有目的IP 192.168.1.2 对应的MAC地址，查看发现是空的；

2、我们知道如果不知道对方的mac地址，PC1会发送ARP广播报文，询问谁知道目的IP 192.168.1.2 对应的MAC地址(如下图所示)。PC2收到ARP广播报文会进行回应，告诉PC1他的MAC地址；

3、可以看到PC1的本地ARP表项中学习到了PC2的mac地址；

4、这样PC1就可以根据PC2的MAC地址封装数据发送给交换机SW1，交换机SW1会查找自己的MAC地址表，发现去往PC2的MAC地址的出接口为GE0/0/2，从而PC2就可以收到报文，并进行解封装；

案例二：PC3和PC4三层互访通信过程详解

如上图的网络拓扑，PC3和PC4通过路由器R1、R2互联，PC3 的IP地址为192.168.1.2/24 网关192.168.1.1 ，PC4 的IP地址为192.168.2.2/24 网关192.168.2.1，那么PC1和PC2的通信就是跨网段三层通信，下面我们从ARP表、MAC地址表、路由表的角度详细解析下这个通信过程。

下面我们来详细分析下：

1. PC3要想访问PC4，由于是跨网段通信，PC3需要首先把数据包发送给PC3的网关。PC3会查找自己的ARP表项看是否有网关IP192.168.1.1对应的MAC地址，查看发现是空的；

2、我们知道如果不知道对方的mac地址，PC3会发送ARP广播报文，询问谁知道目的IP 192.168.1.1 对应的MAC地址(如下图所示)。R1收到ARP广播报文会进行回应，告诉PC3 他的网关的MAC地址；

3、可以看到PC3的本地ARP表项中学习到了网关的mac地址；

4、这样PC3就可以根据网关MAC地址封装数据发送给R1，R1收到数据包会进行解封装，解封装发现目的IP是PC4，不是发给自己的，从而会查找自己的路由表，发现去往PC4的下一跳是10.1.1.2；

5、R1需要把数据进行封装发送给R2的10.1.1.2 ，因此需要请求10.1.1.2 对应的MAC地址用于封装（我们可以看到R1的ARP表中已经有10.1.1.2 对应的MAC地址，因此可以直接封装）；

6、R2收到R1的数据包，需要进行解封装，解封装发现目的IP是PC4，通过查找自己的路由表，发现去往PC4是自己的直连端口；

7、R2需要把数据进行封装发送给PC4 ，因此需要请求PC4 192.168.2.2  对应的MAC地址用于封装（我们可以看到R2的ARP表中已经有192.168.2.2对应的MAC地址，因此可以直接封装）

8、最后PC4收到报文进行解封装发现就是发送给自己的，通信结束；