网络传输中的三张表，MAC地址表、ARP缓存表以及路由表详解
1、交换机工作在数据链路层
说明：本文出现的交换机指的都是二层交换机，带路由功能的三层交换机不在讨论范围
2、路由器工作在网络层
3、交换机有MAC地址表，无ARP表，MAC地址表一般存在在交换机中
4、一般情况下，计算机和路由器既有ARP表，也有路由表
MAC地址表 ：在交换机中，存有一张记录局域网主机MAC地址与交换机接口的对应关系的表，交换机就是依据这张表将数据帧转发到指定的目标主机上。 通过下面的阐述，你会对mac地址表有所了解。
上面是交换机、主机A以及主机B的连接图，主机A向主机B发送数据帧的详细过程如下：
1、主机A将一个数据帧发送给交换机，其中源MAC地址为MAC_A，目标MAC地址为MAC_B。
2、交换机收到此数据帧后，首先将数据帧中的源MAC地址MAC_A和对应的接口(接口1) 记录到MAC地址表中。
3、然后，交换机会检查自己的MAC地址表中是否有MAC_B的信息。如果有，则从MAC地址表记录的接口2发送出去；如果没有，则会将此数据帧从非接收接口(接口1)的所有接口发送出去。
4、这时，局域网中所有主机都会收到此数据帧，但是只有主机B收到此数据帧时会响应这个广播，并回应一个数据帧，此数据帧中包含主机B的MAC地址MAC_B。
5、当交换机收到主机B回应的数据帧后，也会记录数据帧中的源MAC地址(也就是MAC_B)和对应接口到MAC表中，此时，交换机就可以把主机A发过来的数据帧发送给主机B了。数据帧的源MAC地址为交换机的MAC地址，目标MAC地址是MAC_B。
上面我们讲解了交换机的工作原理，知道交换机是通过MAC地址通信的，但是我们是如何获得目标主机的MAC地址呢？这时我们就需要使用ARP协议了。ARP协议是工作在网络层的协议，它负责将IP地址解析为MAC地址。在每台主机中都有一张ARP表，它记录着主机的IP地址和MAC地址的对应关系。还是利用上面的图来进行阐述。
1、如果主机A想发送数据给主机B，主机A首先会检查自己的ARP缓存表，查看是否有主机B的IP地址和MAC地址的对应关系。如果有，则会将主机B的MAC地址作为源MAC地址封装到数据帧中。如果没有，主机A则会发送一个ARP请求信息，请求的目标IP地址是IP_B，目标MAC地址是MAC地址的广播帧(即FF-FF-FF-FF-FF-FF)，源IP地址为IP_A，源MAC地址是MAC_A。
2、当交换机收到此数据帧之后，发现此数据帧是广播帧，因此，会将此数据帧从非接收接口的所有接口发送出去。
3、当主机B收到此数据帧后，会校对目标IP地址是否是自己，当发现是目标地址是自己，会将主机A的IP地址和MAC地址的对应关系记录到自己的ARP缓存表中，同时会发送一个ARP应答，其中包括自己的MAC地址。
4、主机A在收到这个回应的数据帧之后，在自己的ARP缓存表中记录主机B的IP地址和MAC地址的对应关系。而此时交换机已经学习到了主机A和主机B的MAC地址了。
路由器负责不同网络之间的通信，它是当今网络中的重要设备，可以说没有路由器就没有当今的互联网。在路由器中有一张路由表，记录着到不同网段的信息。路由表中的信息分为直连路由和非直连路由。
直连路由 ：是直接连接在路由器接口的网段，由路由器自动生成。
非直连路由 ：不是直接连接在路由器接口上的网段，此记录需要手动添加或者是使用动态路由生成。
路由表中记录的条目有的需要手动添加(称为静态路由)，有的需要动态获取的(称为动态路由)。直连路由属于静态路由。
路由器是工作在网络层的，在网络层可以识别逻辑地址。当路由器的某个接口收到一个包时，路由器会读取包中相应的目标的逻辑地址的网络部分，然后在路由表中进行查找。如果在路由表中找到目标地址的路由条目，则把包转发到路由器的相应接口，如果在路由表中没有找到目标地址的路由条目，那么，如果路由配置默认路由，就科举默认路由的配置转发到路由器的相应接口；如果没有配置默认路由，则将该包丢弃，并返回不可到达的信息。这就是数据路由的过程。
如下图：详细介绍路由器的工作原理
1、HostA在网络层将来自上层的报文封装成IP数据包，其中源IP地址为自己，目标IP地址是HostB，HostA会用本机配置的24位子网掩码与目标地址进行“与”运算，得出目标地址与本机不是同一网段，因此发送HostB的数据包需要经过网关路由A的转发。
2、HostA通过ARP请求获取网关路由A的E0口的MAC地址，并在链路层将路由器E0接口的MAC地址封装成目标MAC地址，源MAC地址是自己。
3、路由器A从E0可接收到数据帧，把数据链路层的封装去掉，并检查路由表中是否有目标IP地址网段(即192.168.2.2的网段)相匹配的的项，根据路由表中记录到192.168.2.0网段的数据请发送给下一跳地址10.1.1.2，因此数据在路由器A的E1口重新封装，此时，源MAC地址是路由器A的E1接口的MAC地址，封装的目标MAC地址则是路由器2的E1接口的MAC地址。
4、路由B从E1口接收到数据帧，同样会把数据链路层的封装去掉，对目标IP地址进行检测，并与路由表进行匹配，此时发现目标地址的网段正好是自己E0口的直连网段，路由器B通过ARP广播，获知HostB的MAC地址，此时数据包在路由器B的E0接口再次封装，源MAC地址是路由器B的E0接口的MAC地址，目标MAC地址是HostB的MAC地址。封装完成后直接从路由器的E0接口发送给HostB。
5、此时HostB才会收到来自HostA发送的数据。
总结：路由表负责记录一个网络到另一个网络的路径，因此路由器是根据路由表工作的。
至此，三张表介绍完毕。
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