假定
A------->B，发送Ping
过程
- A已知信息（A_IP、A_MAC、B_IP）,A未知信息（B_MAC）
- A通过子网掩码计算自己的IP地址和B_IP是否属于同一网段
A和B属于同一网段
l A发送ARP请求，ARP信息为（A_IP、A_MAC、B_IP、广播MAC：FF-FF-FF-FF-FF-FF）
l 同网段所有设备均收到A的ARP请求，但是只有B能够解析
l B发送ARP回应，ARP信息为（A_IP、A_MAC、B_IP、B_MAC）
l A和B开始通信
A和B属于不同网段
l A发送ARP请求，ARP信息为（A_IP、A_MAC、B_IP、广播MAC：FF-FF-FF-FF-FF-FF）
l 同网段所有设备均收到A的ARP请求，网关收到该ARP请求，给予ARP回应（A_IP、A_MAC、B_IP、网关_MAC）
l A发送数据，其中包含信息（A_IP、A_MAC、B_IP、网关_MAC）
l 网关收到这个数据包后，发现目标MAC是自己，而目标IP却是别人，所以它不可以再往上打开这个数据包，它要做的工作就是把这些数据包发给下一跳路由器（如果网关自身就是一台路由器的话），如果网关是一台普通PC，那么它就发给路由器，让路由器把这些数据包正确传输到远程目标网络，到达远程网络后，它们的网关再将数据包发给数据包中的目标IP，即源主机A苦苦寻找的目标主机B，从而真正结束不同网络之间的通信，回应的数据包也是用同样的方法到达目的地，在这里，还需要注意的是，当网关把数据包发给下一跳路由器时，这个数据包必须由网关把目标MAC改成下一跳路由器的MAC地址（通过ARP得到），否则下一跳路由器收到目标MAC不是自己的数据包，会丢弃不予理睬，下一跳路由器再发给下一跳路由器同样要把目标MAC地址改为下一跳路由器的MAC地址再发出去！
总结
在网段通信时，数据包中的地址就是源IP，目标IP，源MAC，目标MAC，根本用不到网关，而当检测到需要把数据包发到远程网络时，这时，目标MAC就必须改变了，在还没有出内网时，目标MAC必须写成网关的MAC地址发出去，当网关收到时，再把目标MAC地址改成下一跳的MAC地址发出去，而源IP和源MAC以及目标IP不曾改变，就算到达了公网上，目标MAC仍然在不断改变着，直到最后，这个数据包到达目标IP的网络，最终通信结束！
实际举例
PC0(ip0/mac0)------SW(ip1/mac1)---------ROUTER(ip2/mac2)---------PC1(ip3/mac3)
假设是第一次通信，有路由器存在，跨网段的通信哦。
SW:交换机。
ROUTER：路由器。
1.PC0开始Ping PC1，因为是跨网段的通信，所以要先发ARP包请求网关的MAC地址，要拿到网关的MAC地址才能正确封装数据。这时ARP包（注意这里是ARP包，不是你的Ping包）(广播地址：FF:FF:FF:FF:FF:FF)
{PC0发送arp包：sour--(ip0/mac0),det--(ip3/FF:FF:FF:FF:FF:FF)} (网卡发送)
2.当Sw收到PC0的ARP包，先学习，将PC1的MAC地址记录下来并和对应的接口绑定，形成CAM表，因为SW没有学习到关于PC0 的网关的任何表项，所以将此ARP包进行泛洪，包的内容并没有修改。
{SW的cam表：(学习mac0/网卡口}
{SW发送arp包到ROUTER：sour--(ip0/mac0),det--(ip3/FF:FF:FF:FF:FF:FF)}（每个网卡口泛洪）
3.当ARP包到达了router，router先记录PC0的IP地址和对应的MAC地址，然后会响应这个ARP包，并作出回应，回应的这个ARP,源IP为router接口IP，源MAC为router接口MAC，目标IP为PC0的IP，目标MAC为PC0 的MAC。。这个ARP回应发回给SW，Sw学习这个MAC地址，并记录到CAM表，然后转发给PC0。
{ROUTER的cam表：存在(ip3/mac3/网卡口号); 学习(ip0/mac0/网卡口号);}
{ROUTER发送arp包到sw：sour--(ip2/mac2),det--(ip0/mac0)}
{SW的cam表：存在(mac0/网卡口号);学习(mac3/网卡口号)}
{SW发送arp包到PC0：sour--(ip1/mac1),det--(ip0/mac0)}
{PC0的arp表：学习(ip1/mac1/网卡口号);}
4.这时 PC0已经有了网关的MAC地址，Ping包就可以正常发送 ，Ping包格式源IP是PC0的IP，源MAC为PC0的MAC，目标IP为PC1的IP，目标MAC为PC0的网关的MAC。
{PC0发送ping包到SW：sour--(ip0/mac0),det--(ip3/mac1)}
{SW发送ping包到ROUTER：sour--(ip1/mac1),det--(ip3/mac2)}
5.
如果ROUTER没有连接PC1：
当PC0的Ping包到达路由器，路由器这时就要查看自己的路由表，发现有连接有PC1的这个网段，但是路由器没有PC1的MAC地址，无法将此包进行封装转发，封装失败，就将这个包丢弃
如果ROUTER连接了PC1：（ROUTER里面arp表中PC1的(ip3/mac3)建立）
1、路由器这时就从连接PC1网段的这个接口发送ARP包，源IP地址，连接PC1的接口IP地址，源MAC地址，连接PC1的接口MAC地址，目标IP地址，PC1的ip地址，目标MAC地址全F。
2、当PC1收到这个路由器发送的ARP包，进行相应，将自己的MAC地址返回给路由器。
3、路由器这个时候就获取了PC1的IP地址和对应的MAC地址。
当完成了以上的过程，交换机和路由器各个接口连接设备的MAC地址就全部知道了。
当第二个Ping包过来的时候就可以正常的转发了。
对于交换机的工作原理一定要弄清楚。
对于交换机来说，它只能看到2层的东西，它并不能查看到IP地址，只有路由器可以查看IP头部。
以上全是通过大佬博客的分析总结并非原创：