这道题的答案是

**第 39 空选择 A，`202.113.12.111`**

**第 40 空选择 D，`1B-64-E1-33-81-3C`**

也就是主机 4 收到最终数据帧时，里面的源 IP 地址仍然是主机 1 的 `202.113.12.111`，但这一帧的源 MAC 地址已经不再是主机 1 的 MAC，而是路由器 R1 的 F0/1 接口 MAC 地址 `1B-64-E1-33-81-3C`。

这道题真正考查的并不是记住某个地址，而是计算机网络里一个非常重要的规律

**IP 地址主要描述端到端通信双方，而 MAC 地址主要服务于当前这一段二层链路。数据包经过路由器时，源 IP 和目的 IP 通常保持不变，但二层帧会被重新封装，所以源 MAC 和目的 MAC 都可能发生改变。**

把这个规律吃透之后，这类软考题几乎可以直接判断。

题目给出的地址信息为

| 设备接口 | IP 地址 | MAC 地址 |
|---|---|---|
| 主机 1 以太网接口 | `202.113.12.111` | `01-23-45-67-89-AB` |
| 主机 4 以太网接口 | `202.113.15.12` | `94-39-E5-DA-81-57` |
| 路由器 R1 F0/0 | `202.113.12.1` | `42-47-B0-22-81-5B` |
| 路由器 R1 F0/1 | `202.113.15.1` | `1B-64-E1-33-81-3C` |

从拓扑图可以看出，主机 1 位于左边网络，通过二层交换机 S1 接入路由器 R1 的 F0/0 接口。主机 4 位于右边网络，通过二层交换机 S2 接入 R1 的 F0/1 接口。

通信路径实际上就是

```text
主机 1
   ↓
交换机 S1
   ↓
R1 F0/0
   ↓
路由器内部路由转发
   ↓
R1 F0/1
   ↓
交换机 S2
   ↓
主机 4
```

理解这条路径后，需要把两个层次严格区分开，一个是 IP 层，一个是以太网的数据链路层。

IP 层关注的是

```text
数据是谁发出的
数据最终要交给谁
```

以太网层关注的则是

```text
当前这一段链路是谁发送
当前这一段链路下一站是谁
```

也正是这种差异，决定了答案为什么是 A 和 D，而不是 A 和 A。

## 先看第 39 空为什么是 `202.113.12.111`

题目问主机 4 收到数据帧以后，数据帧中封装的 IP 数据报的源 IP 地址是什么。

通信发起方是主机 1。

主机 1 的 IP 地址为

```text
202.113.12.111
```

通信接收方是主机 4。

主机 4 的 IP 地址为

```text
202.113.15.12
```

所以主机 1 创建 IPv4 数据报的时候，IP 首部里的两个关键字段就是

```text
源 IP = 202.113.12.111
目的 IP = 202.113.15.12
```

数据报进入交换机 S1，这两个地址不会改变。

数据报进入路由器 R1，R1 会根据目的 IP 地址 `202.113.15.12` 查询路由信息，判断这个地址位于 F0/1 所连接的网络，并从 F0/1 转发。

这里特别容易出现一种错误理解，以为经过路由器之后，源 IP 会变成路由器地址 `202.113.15.1`。

普通 IP 路由并不是这样工作的。

R1 并不是这次通信的原始发送者，它只是中间转发设备。因此在没有 NAT 等特殊机制介入的情况下，原来的

```text
源 IP = 202.113.12.111
目的 IP = 202.113.15.12
```

仍然保留。

RFC 791 所定义的 IPv4 首部中，本身就包含 Source Address 和 Destination Address 字段。路由器在转发普通 IPv4 数据报时，会处理 TTL 等字段，但并不会因为经过路由器就把源地址改成自己的接口 IP。RFC 791 同时规定了路由转发过程中 TTL 会递减，因此严格来讲，并不能简单说整个 IP 首部一字不变，准确的表达应该是

**源 IP 和目的 IP 在普通路由转发过程中保持不变，而 TTL、IPv4 Header Checksum 等字段会发生变化。**

所以第 39 空只能选择

```text
A  202.113.12.111
```

这里可以记住一句非常适合软考的判断规则

**没有 NAT 时，端到端看 IP。**

从主机 1 出发，到主机 4 为止，不管中间经过一个路由器还是十个路由器，正常情况下都可以认为

```text
源 IP = 原始发送主机
目的 IP = 最终接收主机
```

题目中的四个 IP 地址分别承担完全不同的角色。

`202.113.12.111` 是原始发送端，所以它是源 IP。

`202.113.15.12` 是最终接收端，所以它是目的 IP。

`202.113.12.1` 是 R1 左侧 F0/0 接口地址。

`202.113.15.1` 是 R1 右侧 F0/1 接口地址。

路由器接口 IP 参与路由、下一跳和网关处理，并不会自动取代通信双方的 IP 地址。

很多软考题故意把路由器两个接口 IP 也放进选项，就是为了观察是否把下一跳地址和最终端点地址混为一谈。

## 第 40 空才是整道题最容易做错的地方

现在来看主机 4 收到的数据帧。

这里题目已经不是单纯问 IP 数据报，而是在问数据帧里的源 MAC 地址。

MAC 地址属于数据链路层。

IP 地址和 MAC 地址的生命周期不同。

一个 IP 数据报可以穿越很多不同的网络，而一个普通以太网帧只负责当前这一段二层网络里的传输。路由器收到以太网帧之后，会去掉原来的二层封装，对里面的 IP 数据报进行路由处理，再根据下一段网络重新创建新的二层帧。

因此，主机 1 最开始发送的那个以太网帧，和主机 4 最终收到的那个以太网帧，已经不是同一个二层帧。

看主机 1 所在的左侧网络。

主机 1 要向 `202.113.15.12` 发送数据。从图中的网络结构可以判断，目标主机位于另外一个 IP 网络，需要通过 R1 转发。

主机 1 不会直接把以太网帧发送给主机 4 的 MAC 地址，因为主机 4 不在本地二层网络。

主机 1 会把帧交给网关，也就是 R1 的 F0/0 接口。

通过 ARP，主机 1 可以获得 `202.113.12.1` 所对应的 MAC 地址

```text
42-47-B0-22-81-5B
```

所以左侧链路上真正发送的帧可以理解成

```text
源 MAC = 01-23-45-67-89-AB
目的 MAC = 42-47-B0-22-81-5B

源 IP = 202.113.12.111
目的 IP = 202.113.15.12
```

这里已经能看到一个很重要的现象。

目的 MAC 地址并不是主机 4 的 MAC。

但是目的 IP 地址却已经是主机 4 的 `202.113.15.12`。

原因并不复杂。

IP 告诉网络

```text
最终要去主机 4
```

MAC 告诉当前以太网

```text
这一跳先交给 R1
```

这就是三层地址和二层地址最大的区别之一。

S1 收到这个以太网帧以后，只需要按照 MAC 地址表进行二层转发。

S1 不会因为转发了一次帧，就把源 MAC 地址改成自己的 MAC。

Cisco 对二层交换转发的说明也明确指出，普通二层交换机根据目的 MAC 地址进行转发，并不会像路由设备那样重写帧中的源、目的 MAC 地址。

因此

```text
主机 1 → S1 → R1 F0/0
```

这一段中，进入 R1 的帧仍然是

```text
源 MAC = 主机 1
目的 MAC = R1 F0/0
```

真正发生明显变化的位置，是 R1。

R1 的 F0/0 接收到该帧以后，会处理二层封装，取出里面的 IP 数据报。

R1 查看 IP 数据报的目的 IP

```text
202.113.15.12
```

根据自己的路由信息判断，该目标可以通过 F0/1 所连接的网络到达。

这时候 R1 不能简单地把原来的以太网帧原封不动地从 F0/1 发出去。

因为原来那个帧的二层地址是

```text
源 MAC = 主机 1
目的 MAC = R1 F0/0
```

这组 MAC 地址属于左侧那段以太网。

现在数据要进入右侧以太网。

于是 R1 要进行新的二层封装。

对于新的帧来说，发送者是谁。

是 R1 的 F0/1。

所以新的源 MAC 是

```text
1B-64-E1-33-81-3C
```

新的帧最终在右侧局域网内要交给谁。

是主机 4。

所以新的目的 MAC 是

```text
94-39-E5-DA-81-57
```

而帧里面封装的 IP 数据报依旧描述主机 1 到主机 4 的通信

```text
源 IP = 202.113.12.111
目的 IP = 202.113.15.12
```

于是 R1 从 F0/1 发出的完整关系可以写成

```text
源 MAC = 1B-64-E1-33-81-3C
目的 MAC = 94-39-E5-DA-81-57

源 IP = 202.113.12.111
目的 IP = 202.113.15.12
```

这正是主机 4 最终收到的帧。

因此第 40 空应该选择

```text
D  1B-64-E1-33-81-3C
```

而不是主机 1 的

```text
01-23-45-67-89-AB
```

这里可以形成另一句非常实用的软考记忆规则

**逐跳传输看 MAC。**

把前面的规律放在一起就是

```text
端到端看 IP
逐跳看 MAC
```

或者再精确一点

```text
普通路由转发

源 IP       通常保持原发送主机地址
目的 IP     通常保持最终目标主机地址

源 MAC      随不同二层链路重新产生
目的 MAC    随下一跳设备重新产生
```

Cisco 的路由文档对这个过程有非常直接的描述。三层转发发生时，路由设备会在出口重新写二层目的 MAC、二层源 MAC，同时更新 IP TTL、IP Header Checksum 和二层 FCS。IP 层的源、目的地址仍然保持端到端关系。

这也是考试里区分二层交换机和路由器行为的一个很好方法。

S1 和 S2 都是二层交换机。

它们主要根据 MAC 地址表转发以太网帧，不负责在这里改变帧中的源、目的 MAC 地址。

R1 是三层路由设备。

数据从 F0/0 收进来，经三层路由处理，再从 F0/1 发出去的时候，会建立适合右侧以太网的新二层封装。

所以不能看到路径中经过 S1、R1、S2 三台网络设备，就认为 MAC 会变化三次。

真正造成二层头部跨网段重建的是三层路由边界。

可以直接把整条通信过程展开。

主机 1 创建 IP 数据报

```text
源 IP = 202.113.12.111
目的 IP = 202.113.15.12
```

主机 1 在左侧网络形成以太网帧

```text
源 MAC = 01-23-45-67-89-AB
目的 MAC = 42-47-B0-22-81-5B
```

经过 S1 时，不改变这两个 MAC 地址。

R1 F0/0 收到帧并进行路由处理。

R1 决定从 F0/1 转发。

R1 为右侧网络创建新的以太网帧

```text
源 MAC = 1B-64-E1-33-81-3C
目的 MAC = 94-39-E5-DA-81-57
```

其中继续承载原来的 IP 通信关系

```text
源 IP = 202.113.12.111
目的 IP = 202.113.15.12
```

经过 S2 时，MAC 地址依然不会因为普通二层交换而变成 S2 的地址。

主机 4 最终收到的帧因此为

```text
┌────────────────────────────────────┐
│ Ethernet                           │
│                                    │
│ 源 MAC                             │
│ 1B-64-E1-33-81-3C                  │
│                                    │
│ 目的 MAC                           │
│ 94-39-E5-DA-81-57                  │
├────────────────────────────────────┤
│ IPv4                               │
│                                    │
│ 源 IP                              │
│ 202.113.12.111                     │
│                                    │
│ 目的 IP                            │
│ 202.113.15.12                      │
├────────────────────────────────────┤
│ TCP UDP ICMP 等上层数据            │
└────────────────────────────────────┘
```

这里还有一个很适合软考排除法的技巧。

如果题目问的是主机 4 收到帧时的源 MAC，直接观察主机 4 前面的最后一个三层设备即可。

拓扑中最后一个三层发送接口就是

```text
R1 F0/1
```

它的 MAC 正好是

```text
1B-64-E1-33-81-3C
```

因此第 40 空几乎可以直接锁定 D。

如果题目改成主机 1 刚刚发出的帧，其源 MAC 才会是

```text
01-23-45-67-89-AB
```

如果题目改成 R1 F0/0 收到的帧，其源 MAC 仍然是

```text
01-23-45-67-89-AB
```

如果题目问 R1 F0/0 收到帧时的目的 MAC，则是

```text
42-47-B0-22-81-5B
```

如果题目问主机 4 收到帧时的目的 MAC，则是

```text
94-39-E5-DA-81-57
```

把这四种情况放在脑中形成一张图，比单独记答案有效得多。

实际网络抓包也可以直接验证这件事。在真实的 Windows 或 Linux 主机上向另一个子网的服务器发送 ICMP Echo Request，并在两个子网分别使用 Wireshark 抓取数据，可以观察到同一个端到端通信里的源 IP 和目的 IP 保持对应关系，而以太网头部中的 MAC 地址会随着路由跳重新生成。

源主机所在网络捕获的帧通常类似

```text
Ethernet

源 MAC = 源主机网卡
目的 MAC = 默认网关

IPv4

源 IP = 源主机
目的 IP = 远端主机
```

目标主机所在网络捕获到的帧则类似

```text
Ethernet

源 MAC = 最后一跳路由器出口
目的 MAC = 目标主机网卡

IPv4

源 IP = 原始源主机
目的 IP = 最终目标主机
```

这并不是考试为了出题而人为创造的规则，而是实际 Ethernet 与 IP 网络每天都在进行的标准处理。

ARP 在其中承担的任务也很重要。

RFC 826 定义的 ARP 用来完成协议地址与 Ethernet 硬件地址之间的解析。发送设备需要在本地以太网发送帧时，要知道当前目标或者下一跳对应的 MAC 地址。

主机 1 面对一个不在本地网络的目标时，需要解决的是默认网关在本地链路上的 MAC，而不是跨过路由器去直接寻找主机 4 的 MAC。

右侧的 R1 F0/1 要向主机 4 发送帧时，则需要得到 `202.113.15.12` 对应的 MAC

```text
94-39-E5-DA-81-57
```

所以 ARP 的活动范围和这道题的 MAC 变化规律是完全吻合的。

还有一个细节很有价值。

有时教材会简单写成

```text
IP 地址不变
MAC 地址改变
```

作为软考快速判断口诀没有问题，但从技术严谨性上最好理解成

```text
普通路由情况下
源 IP 和目的 IP 保持不变
源 MAC 和目的 MAC 按路由跳重新封装
```

因为 IPv4 首部本身还是会变化。

每经过一个正常路由器，TTL 至少减 1。由于 TTL 发生变化，IPv4 Header Checksum 也需要重新计算。

所以真正完全准确的描述不是整个 IP 包什么都不改，而是

**IP 首部中的源、目的地址保持端到端关系，二层 Ethernet 头则随着每一段路由链路重新构造。**

另外存在 NAT 时，IP 地址也可能发生转换。不过本题没有任何 NAT 条件，不能自行引入 NAT。软考遇到这种标准局域网路由拓扑时，直接按照普通路由转发分析即可。

把这道题压缩成考试现场几秒钟能够使用的判断过程，就是看到主机 1 和主机 4之间存在路由器 R1，于是立即分开考虑两个地址体系。

源 IP 问的是最初是谁发起通信，因此锁定主机 1

```text
202.113.12.111
```

源 MAC 问的是主机 4 收到这个帧时，这一跳是谁把帧送过来，因此锁定 R1 的 F0/1

```text
1B-64-E1-33-81-3C
```

最终答案就是

```text
第 39 空

A  202.113.12.111


第 40 空

D  1B-64-E1-33-81-3C
```

其中最应该长期记住的不是 A 和 D，而是下面这一组关系

```text
主机 1 → R1

源 IP    主机 1
目的 IP  主机 4
源 MAC   主机 1
目的 MAC R1 F0/0


R1 → 主机 4

源 IP    主机 1
目的 IP  主机 4
源 MAC   R1 F0/1
目的 MAC 主机 4
```

**IP 负责回答通信从哪里来、最终到哪里去，MAC 负责回答当前这一段以太网从哪个接口发出、下一站交给哪个网卡。**

一旦把这一层关系建立起来，软考中涉及交换机、路由器、ARP、默认网关、跨网段通信、源 MAC 和目的 MAC 的大量题目都会变成同一种分析方法。

## 参考资料

RFC Editor，RFC 791 Internet Protocol，IPv4 首部中的 Source Address、Destination Address、TTL 与 Header Checksum 定义。[RFC Editor](https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc791.html?utm_source=chatgpt.com)

RFC Editor，RFC 826 An Ethernet Address Resolution Protocol，说明 ARP 如何把协议地址解析成 Ethernet 硬件地址，并服务于当前下一跳的数据链路传输。[RFC Editor](https://www.rfc-editor.org/info/rfc826/?utm_source=chatgpt.com)

Cisco，IP Switching 文档，说明三层转发时会重新写入 Layer 2 源 MAC 与目的 MAC，而 Layer 3 的源、目的地址保持端到端关系。[Cisco](https://www.cisco.com/en/US/docs/general/Test/dwerblo/broken_guide/cef.html?utm_source=chatgpt.com)

Cisco，Address Resolution Protocol 配置文档，说明目标位于远端网络时，发送主机会解析默认网关的 MAC 地址，而目标网络上的三层设备再通过 ARP 获得最终主机的 MAC 地址。[Cisco](https://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/routers/ios-xe/ip-addressing/ip-addressing/m_arp-config-arp-0.html?utm_source=chatgpt.com)

也就是主机 4 收到最终数据帧时，里面的源 IP 地址仍然是主机 1 的 202.113.12.111，但这一帧的源 MAC 地址已经不再是主机 1 的 MAC，而是路由器 R1 的 F0/1 接口 MAC 地址 1B-64-E1-33-81-3C。

从主机 1 到主机 4 的跨网段通信全过程解析，为什么源 IP 不变而源 MAC 会改变

紫薇堂堂主

网络与通信

主机4收到数据帧时，源IP地址为202.113.12.111，源MAC地址为路由器R1 F0/1接口的1B-64-E1-33-81-3C。IP地址端到端不变，MAC地址逐跳变化，是路由转发核心规律。

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