为什么跨网段的设备首次PING丢包

1.理论分析

  之前就有关于为什么我们ping包的时候第一个包总是显示逗点，也就是超时的困惑。很多人的解答就是因为ARP啊，然后就没有下文了。

  继续追问那么为什么ARP就要是逗点呢？然后就又有一些人说因为要ARP解析，所以时间太长了，超过了时延就显示超时不通，然后就是逗点了。总结来说就是因为ARP解析超时了所以就显示ping包的第一个包不通了。

  ping包的第一个包并不是因为超时所以显示不通，因为当我使用扩展ping（-w timeout     等待每次回复的超时时间(毫秒)）将数据包的延时设置位50秒的时候，第一个包还是不通。所以绝对不是因为延时。

  那么是为什么呢？是因为第一个包根本就没有发出去，做实验抓包的时候只能够抓到ping包的后面四个echo，reply。

  那么为什么第一个包没有发出去呢？因为第一个包还没有ARP解析，也就是没有对应的目的mac地址，在尚无mac地址的情况下，系统内核是不会发包的，路由器在一段链路中是使用mac地址的。

  无目的mac地址的数据包根本就不会发出去，所以不知道目的mac地址，首先先发ARP解析mac地址，同时第一个包还没有发出去就被自己kill了。后续的包因为有了对应的mac地址就顺利的发出去了。

  通过ARP解析之后才能通信。并不是ARP解析造成丢包。

  Ping命令会构建一个固定格式的ICMP请求数据包，然后由ICMP协议将这个数据包连同地址“x.x.x.x”一起交给IP层协议（和ICMP一样，实际上是一组后台运行的进程），IP层协议将以地址“x.x.x.x”作为目的地址，

  本机IP地址作为源地址，加上一些其他的控制信息，构建一个IP数据包，并想办法得到x.x.x.x的MAC地址，这是数据链路层协议构建数据链路层的传输单元——帧所必需的，以便交给数据链路层构建一个数据帧。

  关键就在这里，IP层协议通过机器B的IP地址和自己的子网掩码，发现它跟自己属同一网络，就直接在本网络内查找这台机器的MAC,如果以前两机有过通信，在A机的ARP缓存表应该有B机IP与其MAC的映射关系，

  如果没有，就发一个ARP请求广播，得到B机的MAC,一并交给数据链路层。后者构建一个数据帧，目的地址是IP层传过来的物理地址，源地址则是本机的物理地址，还要附加上一些控制信息，依据以太网的介质访问规则，

  将它们传送出去。PING命令是针对的IP,ARP解析是为了建立MAC和IP之间的映射关系，自然要先有了映射关系，ICMP包才能送达， PING才会得到响应。

2.实验测试

  

  PC1发现PC与自己不在同一网段，故发送ARP请求，请求PC2的MAC地址。源IP为自己的IP，目的IP为PC2的IP，源mac为自己的mac，目的mac为广播地址

   

   

  R收到PC1发来的ARP请求后，将自己的e0/0接口作为源MAC地址、PC1请求的IP地址作为源IP地址，发送ARP应答报文回给PC1。R将PC1的mac和IP信息记录到自己的MAC表项中。

    

     

  PC1也记录R的e0/0接口的MAC和对应的PC2的IP到其ARP表项中。

  然后R并发送ARP请求PC2的MAC地址，PC2的ARP应答则将R的e0/1的MAC地址作为目的地址。R将PC2的MAC记录到其ARP表项中。

   

       

  而第一个ICMP回显应答报文则由于PC2并未存有R的ARP表项而无法发送，所以PC1收不到回显应答报文。

   

   

  此时PC2发送ARP请求报文请求PC1的MAC地址，而R的ARP表项中已经存有相应的信息，将e0/1的MAC地址作为源地址，发送ARP应答报文到PC2。PC2将R的e0/1接口和PC1的IP地址对应存储到其ARP表项中。

   

        

   

  R的ARP表项如图所示。