数据通讯封装解封装详细流程

一、pc1与pc2的通信过程

pc1 telnet pc2

1 从pc1的应用层向pc2发出一个telnet请求

2 该请求下到pc1的传输层，传输层在上层数据前面加上tcp报头，报头中包括目标端口为23,以及一个大于1024，小于65535的随机端口作为源端口。

3 传输层数据下到网络层，pc1在网络层封装，源ip地址为pc1的地址，目标ip地址为pc2的地址。

4 pc1将pc2的ip地址和子网掩码与自己做比对，可以发现pc2与自己处于相同的子网。所以数据传输不必经过网关设备。

5 数据包下到pc1的数据链路层进行封装，源mac地址为pc1的mac地址，目标mac地址查询自己的arp表。

6 如果pc1 arp表里没有pc2对应的mac地址，pc1发出一个arp广播查找pc2的mac地址，arp报文直接封装在2层之上，发送者（sender）的mac地址为pc1的mac地址，sender ip为pc1的ip地址。指向（target）mac为全0，target ip为pc2的ip。二层数据帧的目标指向二层广播地址（12个F）。

7 交换机sw1收到pc1的arp报文后，若mac地址表不存在pc1的mac地址，就会将pc1的mac地址和pc1所连端口号记录到mac地址表，pc1的mac地址对应的端口号为1。然后将其做除发送端口外的泛洪处理。若存在的pc1-mac与端口的对应关系，则复位其老化计时器。并按mac地址表所记录的接口发送出该报文

8 局域网所有其他pc，包括网关设备都能接收到pc1的arp广播，并拆封二层帧头，target ip地址，target ip地址是否为自己。因为target ip是pc2的ip地址，此时pc2会将pc1与其mac的对应关系写入自己的ARP缓存表，这样减少了pc2发送arp广播请求pc1的mac的广播报文，提高了网络效率。之后pc2会以单播的方式给pc1回应消息，消息内包括pc2的mac地址作为sender mac地址，pc1的mac地址作为target地址。pc2的ip地址作为sender ip地址，pc1的ip地址作为target ip地址。（具体ARP Reply报文如下）

9 交换机sw1收到pc2的回复帧后，读取二层的目标mac地址，并在自己的mac地址表里查询，mac地址表里有pc1的mac地址和端口的对应关系，所以sw1直接将报文从该端口发送出去，同时读出这个二层帧的源mac地址，记录pc2的mac地址和端口2的对应关系到mac地址表中。

10 pc1收到pc2的arp回复后将pc2的ip地址和mac地址对应关系写到自己的arp表中，并将pc2的mac地址作为目标mac地址写到待发送的帧内。

11 pc1把帧转换成bit流，从物理接口发出。

12 sw1收到这段bit流，读前6个字节的目标MAC地址，然后查看自己的mac地址表，表中有这个目标mac地址和端口的对应关系，并且和源mac地址不在同一个端口上。于是sw1把这个二层帧从对应的端口转发出去，其他端口不会转发该帧。

13 pc2接收到这个二层数据帧，查看帧的目标mac地址，和自己相等，说明该帧是发送给自己的，于是将二层帧头解开。

14 pc2查看三层包头，只要目标ip地址和自己匹配，即解开第三层封装。

15 pc2查看传输层报头，目标端口为23,pc2向上层应用查看自己是否开启了端口为23的上层服务。若开启则把传输层报头解封装后将数据送往上层。

二、pc1与pc4的通信

pc1 telnet pc4

1 从pc1的应用层向pc4发出一个telnet请求

2 该请求下到pc1的传输层，传输层在上层数据前面加上tcp报头，报头中包括目标端口为23,以及一个大于1024，小于65535的随机端口作为源端口。

3 传输层数据下到网络层，pc1在网络层封装，源ip地址为pc1地址，目标ip地址为pc4地址。

4 pc1将pc4的ip地址和子网掩码与自己做比对，可以发现pc4和自己不处于相同的子网。对于不处于相同子网的通信，是要通过网关处理的。本例中pc1的网关为r1的E0接口。

5 数据包下到pc1的数据链路层进行封装，源mac地址为pc1的mac地址，目标mac也就是网关mac地址，通过查询自己的arp表获取。

6 如果pc1 arp表里没有网关对应的mac地址，pc1发出一个arp广播查找网关的mac地址，arp报文直接封装在2层之上，发送者（sender）的mac地址为pc1的mac地址，sender ip为pc1的ip地址。指向（target）mac为全0，target ip为网关的ip。二层数据帧的目标指向二层广播地址（12个F）。

7 交换机sw1收到pc1的arp报文后，若mac地址表不存在pc1的mac地址，就会将pc1的mac地址和pc1所连端口号记录到mac地址表，之后将其做除发送端口外的泛洪处理。若存在该条目，则复位其aging timer老化计时器，之后按mac地址表所记录的接口发送出该报文。

8 局域网所有其他pc，包括网关设备都能接收到pc1的arp广播，并拆封二层帧头，查看target ip地址，target ip地址是否为自己。因为target ip是网关的ip地址，此时网关设备会将pc1与其mac的对应关系写入自己的ARP缓存表，这样减少了网关设备发送arp广播请求pc1的mac的广播报文，提高了网络效率。之后网关会以单播的方式给pc1回应消息，消息内包括网关的mac地址作为sender mac地址，pc1的mac地址作为target地址。网关的ip地址作为sender ip地址，pc1的ip地址作为target ip地址。

9 交换机sw1收到网关的回复帧后，读取二层的目标mac地址，并在自己的mac地址表里查询，mac地址表里有pc1的mac地址和端口的对应关系，所以sw1直接将报文从该端口发送出去，不再泛洪到其他端口。同时读出这个二层帧的源mac地址，记录路由器e0口的mac地址和端口4的对应关系到mac地址表中。

10 pc1收到网关的arp回复后将网关的ip地址和mac地址对应关系写到自己的arp表中，并将网关的mac地址作为目标mac地址写到待发送的帧内。

11 pc1把帧转换成bit流，从物理接口发出。

12 sw1收到这段bit流，读前6个字节的目标MAC地址，然后查看自己的mac地址表，表中有这个mac地址和端口的对应关系，并且和源mac地址不在同一个端口上。于是sw1把这个二层帧从对应的端口转发出去。

13 网关路由器接收到这个二层数据帧，查看帧的目标mac地址，和自己相等，说明该帧是发送给自己的，于是将二层帧头解开。

14 路由器R1查看三层包头，目标ip地址自己的e0口不匹配，也不等同于自己其他接口的ip地址，说明这不是一个给自己的包，而是一个去往其他网段的包，所以网关不再往上解封装。

15 路由器R1在自己的路由表里查询和数据包的目标ip地址匹配的路由，找出一条去往pc4所在网段的路由，该路由以自己的E1口为出口,下一跳路由器是r2。

16 路由器r1对数据包的三层数据不做任何改动，并封装上二层帧头，源mac地址是r1的e1口的mac地址，目标地址是r2的e1口的mac地址。（此处省略路由器r1获得r2的e1口mac地址的arp流程。）

17 路由器r1将这个二层帧转换成bit流从e1口发送出去。

18 路由器r2的e1口接收到这段bit流，并整合成帧，查看帧的目标mac地址，和自己的mac地址相等，说明这个帧是发送给自己的，于是路由器r2将该二层帧的帧头解掉。

19 路由器r2读取数据包的第三层信息。目标ip地址自己的e1口不匹配，也不等同于自己其他接口的ip地址，说明这不是一个给自己的包。于是不再往上解封装。

20 路由器R2在自己的路由表里查询和报文的目标ip地址匹配的路由，找出一条直连路由和数据包的目标网络匹配，于是认定该数据包是发往自己一个直连网段。

21 路由器R2对数据包的三层数据不做任何改动，并封装上二层帧头，源mac地址是r2的e0口的mac地址，目标地址是pc4的mac地址。

22 路由器查找自己的arp表，找寻和pc4对应的mac地址。如果arp表中没有和pc4对应的条目，就从e0口向该网段发起一个arp广播。arp报文直接封装在2层之上，sender mac地址为路由器e0口的mac地址，sender ip为路由器e0口的ip地址。Target mac为全0，target ip为pc4的ip。二层数据帧的目标指向二层广播地址（12个F）。

23 交换机sw2收到r2 e0口的arp报文后，若mac地址表不存在pc4的mac地址，就会将r2 e0口的mac地址和r2 e0所连端口号记录到mac地址表，之后将其做除发送端口外的泛洪处理。若存在该条目，则复位其aging timer老化计时器，之后按mac地址表所记录的接口发送出该报文。

24局域网所有其他pc，都能接收到路由器（网关）的arp广播，并拆封二层帧头，查看target ip地址，target ip地址是否为自己。因为target ip是pc4的ip地址，此时pc4会将网关e0口与其mac的对应关系写入自己的ARP缓存表，这样减少了设备发送arp广播请求网关e0口的mac的广播报文，提高了网络效率。之后pc4会以单播的方式给网关e0口回应消息，消息内包括pc4的mac地址作为sender mac地址，网关e0口的mac地址作为target地址。Pc4的ip地址作为sender ip地址，网关的ip地址作为target ip地址。

25 交换机sw2收到pc4的回复帧后，读取二层的目标mac地址，并在自己的mac地址表里查询，mac地址表里有该mac地址和端口的对应关系，所以sw2直接将报文从该端口发送出去，同时读出这个二层帧的源mac地址，记录pc4的mac地址和端口1的对应关系到mac地址表中(若原来不存在的话）。

26 路由器的e0口收到pc4的arp回复后将pc4的ip地址和mac地址对应关系写到自己的arp表中，并将pc4的mac地址作为目标mac地址写到待发送的帧内。

27 路由器e0口把帧转换成bit流，在物理从物理接口发出。

28 sw2收到这段bit流，读前6个字节的目标MAC地址，然后查看自己的mac地址表，表中有这个mac地址和端口的对应关系，并且和源mac地址不在同一个端口上。于是sw2把这个二层帧从对应的端口转发出去。

29 pc4接收到这个二层数据帧，查看帧的目标mac地址，和自己相等，说明该帧是发送给自己的，于是将二层帧头解开。

30 pc4查看三层包头，目标ip地址和mask和自己也是相等，于是解开第三层封装。

31 pc4查看传输层报头，目标端口为23,pc4向上层应用查看自己是否开启了端口为23的上层服务。若开启则把传输层报头解封装后将数据送往上层。

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