同一网络中的数据包流动情况

先决条件——ARP是如何工作的？
为了将数据包从源地址传输到目标地址，必须知道目标地址的MAC地址和IP地址。如果目标地址的MAC地址未知，那么ARP协议会先解决这个问题，之后数据包才会被传递到目标主机上。
在网络中，对于数据包的流动，有一些简单的规则可循：

1. 如果目标主机与源主机位于同一网络中，那么数据包将直接通过MAC地址被传输到目标主机。
2. 在网络中，数据包的传输是基于MAC地址来进行的。
3. MAC地址永远不会跨越其广播域。

首先，我们需要了解一下ARP的相关概念。

地址解析协议 – 
地址解析协议是一种位于数据链路层的协议，它的作用就是用来找到已知IP地址对应的MAC地址。
与ARP相关的有一些重要的术语：
ARP缓存这是一个由ARP维护的表格，其中包含了IP地址以及与之相关的MAC地址和类型信息。如果MAC地址是动态获取的，那么对应的类型也是动态的；而如果MAC地址是手动添加的，那么对应的类型则属于静态类型。

ARP请求这是一种由源设备生成的广播消息，用于在ARP解析失败的情况下，找到目的设备的MAC地址。
ARP回复这是一条从目标设备发送到源设备的单播消息，其中包含了目标设备的MAC地址。
解释/说明 –  

ARP过程中涉及的步骤如下：
当某个源设备想要将数据包发送到目标设备时，那么……

如果ARP地址能够被解析出来，那么就会检查源ARP缓存。如果ARP地址无法被解析出来，系统会将该数据包暂存起来，并生成一个新的ARP请求。

2. 如果ARP问题已经得到解决，那么数据包就会被发送到目标主机。

3. ARP请求会被广播到整个网络中，以便确定该设备的目标IP地址。
注意：如果目标设备位于同一网络中，那么ARP系统能够识别出目标的MAC地址。但如果目标设备位于不同的网络中，那么ARP系统则只能识别出默认网关的MAC地址。

4. 当具有目标IP地址的设备接收到ARP请求时，它会更新自己的ARP缓存。

5. 目标主机会生成一份ARP响应，其中包含了该主机的MAC地址。

6. 现在，拥有源IP地址的设备会收到ARP回复，然后更新其ARP缓存。

7. 由于现在既有了源IP地址，也有了目标IP地址以及MAC地址，因此，数据包就可以被成功传输到目标主机上。

现在，我们已经了解了ARP协议的相关信息。接下来，让我们继续了解其他相关内容吧。数据包流. 
现在，我们将了解当目的地位于与源节点相同的网络中时，数据包是如何被传输到目的地的。

在这个拓扑结构中，主机A的IP地址为192.168.1.1，主机B的IP地址为192.168.1.2，而路由器的IP地址为192.168.1.3，该路由器位于接口fa0/0上。
那么，如何让设备知道目标所在的位置呢？是处于同一个网络内，还是不同的网络中呢？让我们来了解一下吧。
AND运算该操作是在源IP地址、源子网掩码以及目标IP地址之间进行的。如果两者的结果相同，那么目标设备就位于同一个网络中；否则，目标设备则位于不同的网络中。
让我们尝试从主机A向主机B发送ping请求吧。

如您所见，共生成了2个数据包：一个是ICMP数据包，另一个是ARP数据包（绿色表示）。之所以会生成ARP数据包，是因为主机A尚未与主机B进行通信，也就是说，ARP地址尚未被解析。因此，需要先解析ARP地址，这样主机A才能拥有关于主机B的MAC地址的记录。

如前所述，ARP请求会首先被广播到网络中的目标IP地址。因为路由器不会转发广播数据包。如图所示，该广播请求会被交换机接收。

该交换机会将ARP请求作为广播消息进行发送，因为以太网头中的地址为FFFF.FFFF.FFFF，这实际上就是广播的MAC地址。

如上图所示，该请求被主机B接收到了。主机B立即发送一个ARP回应，其中明确指出了自己的MAC地址。

现在，主机B向主机A发送ARP响应。该响应被交换机接收后，再将其转发给主机A，如上述两幅图所示。
注意： 
该交换机能够单播回复消息，因为当主机A发送ARP请求时，交换机在其MAC表中已经记录了关于主机A的信息。同样地，当交换机接收到来自主机B的请求时，它也会在MAC表中记录关于主机B的信息。

ARP回复。

现在，ARP问题已经得到解决。从主机A到主机B的ICMP通信将采用单播方式进行传输（如上图所示）。

现在，ICMP确认数据包将从主机B单向传输到主机A。也就是说，如上图所示，主机A成功地向主机B发送了ping请求。