ARP Protocol Cisco Packet Tracer

假设有两台主机A和B,分别位于不同的子网中,它们之间通过一个路由器R进行通信。主机A的IP地址是192.168.1.10/24,主机B的IP地址是192.168.2.20/24,路由器R的接口分别为192.168.1.1/24和192.168.2.1/24。现在主机A要向主机B发送一个数据包,数据包的内容为“Hello”。请描述数据包在网络层、数据链路层和物理层的封装、传输和解封装的过程,并说明每一层所使用的协议和地址。

在网络层,主机A使用IP协议,将数据包的内容“Hello”封装成一个IP数据报,其中源IP地址为192.168.1.10,目的IP地址为192.168.2.20。然后主机A根据自己的子网掩码和目的IP地址,判断目的主机B不在同一子网内,因此需要通过路由器R转发。主机A查询自己的路由表,找到默认路由项,将路由器R的接口192.168.1.1作为下一跳地址。
在数据链路层,主机A使用ARP协议,根据下一跳地址192.168.1.1,查询路由器R的接口对应的MAC地址。如果没有缓存,则发送一个ARP请求广播包,询问谁拥有192.168.1.1这个IP地址。路由器R收到ARP请求后,回复一个ARP应答单播包,告诉主机A自己的MAC地址为AA:AA:AA:AA:AA:AA。主机A收到ARP应答后,将路由器R的MAC地址缓存起来,并将IP数据报封装成一个以太网帧,其中源MAC地址为自己的MAC地址BB:BB:BB:BB:BB:BB,目的MAC地址为路由器R的MAC地址AA:AA:AA:AA:AA:AA。然后主机A通过物理接口发送以太网帧。
在物理层,主机A使用以太网协议,将以太网帧转换成电信号或光信号,并通过双绞线或光纤等传输介质发送给路由器R。
路由器R在物理层收到信号后,将其还原成以太网帧,并在数据链路层检查目的MAC地址是否与自己的接口匹配。如果匹配,则在网络层解封装出IP数据报,并检查目的IP地址是否与自己的接口匹配。如果不匹配,则根据自己的路由表,找到目的子网192.168.2.0/24对应的下一跳地址为自己另一个接口192.168.2.1,并更新IP数据报的TTL字段(减一)和校验和字段。
路由器R在数据链路层使用ARP协议,根据下一跳地址192.168.2.1,查询主机B对应的MAC地址。如果没有缓存,则发送一个ARP请求广播包,询问谁拥有192.168.2.20这个IP地址。主机B收到ARP请求后,回复一个ARP应答单播包,告诉路由器R自己的MAC地址CC:CC:CC:CC:CC:CC。路由器R收到ARP应答后,将主机B的MAC地址缓存起来,并将IP数据报封装成一个以太网帧,其中源MAC地址为自己的另一个接口的MAC地址DD:DD:DD:DD:DD:DD,目的MAC地址为主机B的MAC地址CC:CC:CC:CC:CC:CC。然后路由器R通过另一个物理接口发送以太网帧。
在物理层,路由器R使用以太网协议,将以太网帧转换成电信号或光信号,并通过双绞线或光纤等传输介质发送给主机B。
主机B在物理层收到信号后,将其还原成以太网帧,并在数据链路层检查目的MAC地址是否与自己的接口匹配。如果匹配,则在网络层解封装出IP数据报,并检查目的IP地址是否与自己的接口匹配。如果匹配,则在网络层解封装出数据包的内容“Hello”,并交给上层应用处理。