探尋MAC地址封裝誤區(qū)

誤區(qū)一：同一網(wǎng)段則封裝真實(shí)IP對應(yīng)的MAC？

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境如圖1所示。PC1基本配置：IP為 172.16.20.8，掩碼為255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)為172.16.20.254；PC2基本配置:IP為172.16.20.58掩碼為255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)為172.16.20.254。下面進(jìn)行兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說明。

實(shí)驗(yàn)1：默認(rèn)路由配置下PC1與PC2的通信。

在PC1上PING 172.16.20.58。PC1根據(jù)自己的子網(wǎng)掩碼判斷PC2跟自己同一網(wǎng)段，ARP請求172.16.20.58的MAC地址。三層封裝IP地址 172.16.20.58，二層封裝172.16.20.58的MAC地址，發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

圖2 封裝對應(yīng)IP的真實(shí)MAC

圖3 路由配置

圖4 封裝對應(yīng)網(wǎng)關(guān)IP的MAC

分析：PC1跟PC2通信的時(shí)候二層的MAC地址封裝的是 PC2( 172.16.20.58)，對應(yīng)的 MAC（真實(shí) MAC）；這個(gè)通過抓包可以得到驗(yàn)證，如圖2。任何一個(gè)主機(jī)（或三層網(wǎng)卡）跟目的IP通信的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)層的IP已定，那就是目的IP地址，但是二層（數(shù)據(jù)鏈路層）的地址是未知的，需要用ARP協(xié)議去獲取。通常情況下二層的地址有兩種可能性：目的IP對應(yīng)的真實(shí)MAC或自己網(wǎng)關(guān)的MAC。

在上述實(shí)驗(yàn)的默認(rèn)路由配 置 下，172.16.20.0目 標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的下一跳（網(wǎng)關(guān)）是在鏈路上，即出接口，因?yàn)樵赪indows XP及之前的操作系統(tǒng)下路由表顯示的網(wǎng)關(guān)就是接口地址172.16.20.8。這種情況下就是封裝真實(shí)IP對應(yīng)的MAC。

實(shí)驗(yàn)2：用戶路由配置下PC1與PC2的通信。

先來增加一條路由配置：

route add 172.16.20.58 mask 255.255.255.255172.16.20.254。

如圖3所示，這里增加了一條路由配置，當(dāng)PC1與PC2通信時(shí)，發(fā)現(xiàn)目的IP為172.16.20.58的 下一跳并不是在鏈路上，而是直接指向了網(wǎng)關(guān)的地址172.16.20.254，這樣二層MAC地址封裝的就是網(wǎng)關(guān)的MAC,如圖4所示。

誤區(qū)二：不同網(wǎng)段目的IP封裝自己網(wǎng)關(guān)的MAC？

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及配置如圖5所示。PC1基 本 配 置IP為172.16.20.8，掩 碼 為255.255.255.0，網(wǎng) 關(guān)為 172.16.20.254；PC2基本配置 IP為 172.16.12.1，掩碼 為 255.255.255.0，網(wǎng) 關(guān)為 172.16.12.254；PC3基本配置 IP為 172.16.10.3，掩碼為255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)為172.16.10.254。

實(shí)驗(yàn)1：默認(rèn)路由配置下PC1與PC3的通信。

PC1根據(jù)自己的子網(wǎng)掩碼判斷PC3跟自己不在同一網(wǎng)段（實(shí)質(zhì)上是默認(rèn)路由里沒有下一跳IP地址）， ARP請求網(wǎng)關(guān)172.16.20.254 的mac地址。三層封裝IP地址172.16.10.3，二層封裝172.16.20.254的mac地址，發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，如圖6所示。

實(shí)驗(yàn)2：用戶路由配置下PC1與PC2的通信。

在默認(rèn)情況下，PC1與PC2肯定是不通的，因?yàn)閺乃鼈兊木W(wǎng)絡(luò)配置來看分別屬于不同的網(wǎng)段，PC1會將到PC2的數(shù)據(jù)發(fā)送到自己的網(wǎng)關(guān)172.16.20.254，而在網(wǎng)關(guān)設(shè)備上沒有172.16.12.0的路由接口，所以最后無法完成連通。按照以往的觀點(diǎn)在沒有路由設(shè)備的情況下是無法連通的。

下面我們通過改變默認(rèn)的路由配置來顛覆由來以久的觀點(diǎn)。

在 PC1上 配 置route add 172.16.12.0 mask 255.255.255.255172.16.20.8。

圖5 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

圖6 封裝網(wǎng)關(guān)的IP

圖7 封裝IP真實(shí)的MAC

在 PC2上 配 置route add 172.16.20.0 mask 255.255.255.255172.16.12.1。

通過以上的路由配置是將到特定網(wǎng)絡(luò)地址的數(shù)據(jù)直接發(fā)送到自己接口上，不通過自己的網(wǎng)關(guān)接口。

在PC1上 運(yùn) 行PING為172.16.12.1竟然連通了。

從抓包數(shù)據(jù)來看，二層封裝的MAC是PC2真實(shí)的MAC,三層封裝IP是172.16.12.1，如圖7所示，而且中間沒有經(jīng)過任何路由設(shè)備了。

結(jié)語：從以上四個(gè)實(shí)驗(yàn)對比來看，最終選用哪個(gè)MAC地址進(jìn)行二層封裝，并不是靠判斷目的IP是否跟自己同一網(wǎng)段，而是靠查看路由表：如果目的IP對應(yīng)的路由的下一跳（網(wǎng)關(guān)）是出接口（僅有出接口，Windows XP顯示的就是自己的IP地址，Windows 7及以上系統(tǒng)顯示的是在鏈路上），則ARP請求目的IP的MAC；如果目的IP對應(yīng)路由的下一跳是一個(gè)IP地址，則ARP請求下一跳IP的MAC。