IP通信网络交换机的功能

Question

假设两台计算机和一台路由器连接到第二层以太网交换机。这两台计算机都在路由器的IP网络上注册。计算机1的用户使用计算机2's IP地址向计算机2发送ICMP ping请求。我的理解(这可能是不正确的)是，这种通信不会通过路由器，只有通过交换机，因为计算机1保持一个ARP表，并能够解决计算机2's IP地址到其MAC地址发送。我的问题有两个：

1)源计算机最初通过什么机制“学习”目标计算机的MAC地址，从而能够在其ARP表中注册这种关系？

2)这两台计算机在技术上是否仍然通过IP (第三层)进行通信？还是在技术上在第二层实现ICMP？我的困惑源于ICMP被认为是一种"IP协议“。

Answer 1

要发送ICMP ping，需要L2和L3连接。

当计算机1发现计算机2的MAC地址不在其ARP表中时，它将向计算机2发送ARP请求。ARP请求将使用目标MAC地址FF:FF发送到计算机2s IP地址的目的地，这是广播的MAC地址，意味着帧将发送到L2段中的所有主机。但是，只有与ARP请求的IP目的地匹配的主机才会响应，在这种情况下，计算机2，所有其他主机都会删除它。当计算机2接收到ARP请求时，它将使用源IP和MAC将一个单播ARP响应发送回包含其MAC地址的计算机1。在接收到ARP响应时，计算机1将具有用于计算机2的IP地址和MAC地址，并且能够完全通信。

为了回答你的另一个问题，ICMP被认为是在第三层运行的。OSI模型中的每一层都依赖于它下面的层。

Answer 2

该交换机仅为第二层，只维护一个包含mac地址和交换机端口的表.

PC是第三层设备，将使用ARP查找他们想要交谈的另一个L3设备的mac地址。一旦知道了IP到mac地址的映射，那么发送PC就会在目标字段中与远程PC的IP一起创建一个数据包。然后，将此数据包转换为目标字段中带有远程PC的mac地址的帧，然后发送到线路上。

为了直接回答问题1)交换机检查所有传入帧，以将源mac地址映射到该接口。然后交换机检查目标mac地址字段以确定在哪里发送帧，它对帧的数据字段中的IP (或IPv6)地址不感兴趣(其中包含IP数据包)。如果不知道数据包的目标mac地址，则交换机会将该数据包淹没到vlan中接收到的所有端口。

问题2)是的，PC是通过IP通信的。您不需要知道远程PC的mac地址，因为它是作为网络堆栈的一部分处理的。