http://www.voidcn.com/blog/gao1440156051/article/p-5787916.html
ip数据包经由路由转发的时候源ip，目的ip是否改变？
最近面试网络方面的经常问到这个问题，答案是不能改变的，除非做了nat转换才能改变。
不过mac地址是变化的，因为发送端开始不知道目的主机的mac地址，所以每经过一个路由器mac地址是变化的。
目的mac地址是如何得到的？
TCP/IP里面是用的ARP协议。比如新建了一个内网，如果一台机器A找机器B，封装FRAME时（OSI的第二层用的数据格式），要封装对方的MAC，开始时A不知道B的MAC，只知道IP，它就发一个ARP包，源IP是自己的，目的IP是B的，源MAC是自己的，目的MAC是广播的。然后这个请求包在内网内被广播，当其他机器接到这个包时，用目的IP和自己的IP比较，不是的话就丢弃。B接到时，发现IP与自己的一样，就答应这个包的请求，把自己的MAC送给A。如果B是其他子网的机器，那么路由器会判断出B是其他子网，然后路由器把自己的MAC返回给A，A以后再给B发包时，目的MAC封装的是路由器的。
路由转发过程：
当主机A发向主机B的数据流在网络层封装成IP数据包，IP数据包的首部包含了源地址和目标地址。主机A会用本机配置的24位IP网络掩码255.255.255.0与目标地址进行与运算，得出目标网络地址与本机的网络地址是不是在同一个网段中。如果不是将IP数据包转发到网关。
在发往网关前主机A还会通过ARP的请求获得默认网关的MAC地址。在主机A数据链路层IP数据包封装成以太网数据帧，然后才发住到网关……也就是路由器上的一个端口。
当网关路由器接收到以太网数据帧时，发现数据帧中的目标MAC地址是自己的某一个端口的物理地址，这时路由器会把以太网数据帧的封装去掉。路由器认为这个IP数据包是要通过自己进行转发，接着它就在匹配路由表。匹配到路由项后，它就将包发往下一条地址。
路由器转发数据包就是这样，所以它始终是不会改IP地址的。只会改MAC.
当有数据包传到路由器时，路由器首先将其的目的地址与路由表进行对比，如果是本地网络，将不会进行转发到外网络，而是直接转发给本地网内的目的主机；但是如果目的地址经路由表对比，发现不是在本网中，有nat就将改变源地址的IP（原源地址的Ip地址改为了路由器的IP地址），路由器将数据包转发到相应的端口，进行通信。
比如：
如：A访问B，
首先对比是否同一子网，如果是,检查ARP表,有B的MAC就直接发送,没有就发送ARP请求.如果否，发送到默认网关C，源IP为A，源MAC为A，目的IP为B，目的MAC地址为C，
C接收到这个包，检查路由表，发送到下一跳D，源IP为A，源MAC为C，目的IP为B，目的MAC为D…..
如此循环,直到发送到B.
NAT为特殊应用，会修改源IP为网关自己外网IP。
数据包经由路由转发时源、目的IP地址及MAC地址变化情况
关于MAC地址和IP地址在传输过程中变与不变的问题：
结论：mac地址在同一个广播域的传输过程中是不变的，在跨越广播域的时候会发生改变的；而IP地址在传输过程中是不会改变的（除NAT的时候）。
我们知道的几个概念：
首先我们要知道，MAC地址是用于同一物理或逻辑第2层网络上的设备间进行通信的；
而第三层地址（IP地址）是可以在多个网络设备之间通信的。
下面我们来分析一下：
MAC地址是在同一个广播域有效的，那么去了另外一个广播域（网段）MAC地址肯定要改变的；
在同一个广播域中数据帧的mac地址是不会变的，因为所有交换机应该都知道该广播域中的所有主机的MAC地址（如果不知道会通过被动广播的方式来学习到）。既然知道所有的MAC地址，那么当我交换机收到数据帧的时候就看一下目标MAC地址，然后对照一下MAC地址表，从对应的接口仍出去就好了。
IP地址是在整个网络中有效的，整个Internet网络就相当于是一个大的地图，同样知道所有的IP地址如何到达，那么在传输过程中源ip和目的ip也是不会改变的。当路由器收到数据包的时候，检查数据包的目的IP地址，然后查找路由表（路由转发表），选择合适的接口发出去。
练习一下：
图中A-R4-R2-B
假设有数据帧X，传输过程中：
A到R4：MAC地址（存在的话）源地址是A，目的地址是R4；
R4到R2：MAC地址（存在的话）源地址是R4，目的地址是R2；
R2到B：MAC地址（存在的话）源地址是R2，目的地址是B；
在没有经过NAT情况下，源IP地址和目的IP地址在整个传输过程是不能改变的。
A到R4：IP地址 源地址是A，目的地址是R4 B；
R4到R2：IP地址 源地址是A，目的地址是R4 B；
R2到B：IP地址 源地址是A，目的地址是R4 B；
当交换机收到一个数据包时；
交换机会将这个数据包包头的目的MAC信息提取出来，与自身的MAC地址表比较；
情况一：如果找到对应项，则按MAC表进行转发；
情况二：如果没找到对应项，则在除了接收到数据包以外的所有端口进行转发（广播）；
解释：MAC地址表 是MAC地址与端口对应的关系表；即某个MAC地址连接在某个端口；
问题：当情况二发生时，需要在其他所有端口进行广播（这样做其实很不好），这个广播会到什么地方结束呢？答：——路由器。
为什么到路由器就会结束了呢？
当路由器接收到一个数据包时，工作过程如下：
首先提取数据包头的目的MAC信息，与自身MAC表比较：
情况一：如果找到对应项，则按MAC表进行转发(与交换机一样)；
情况二（亮点来了）：如果没找到则提取数据包头的目的IP信息，则与自身的路由表进行比较（又分两种情况）
情况二。1找到了对应的路由表，则按着路由表转发（与查到MAC表很像啊）。
情况二。2没找到对应路由表，则按着缺省路由转发（发现了吗自始自终没有出现过广播）
解释：路由表和MAC的区别在于，路由表存放的是目的IP下一步要去的地方的IP。
广播在路由器能够结束，原因就是路由器会在查找不到对应MAC表时，根据目的IP进行路由。路由过程的两种情况都不存在广播。
