ルーティング

(1) PC1は自分のルーティングテーブルを確認して、パケットをデフォルトゲートウェイ（192.168.3.1）に投げなければいけないことを確認する。

(2) 192.168.3.1のMACアドレスが判らないので、192.168.3.1宛にARPリクエストを送る。（この時、DstMacアドレスはブロードキャストアドレスを使う）

(3) ブロードキャストパケットを受け取ったルータは自分宛（192.168.3.1）のARPリクエストであることを確認して、自身のMacアドレスをSrc MacとしてARPリプライパケットを返す。

(4) PC1はARPリプライパケットを受信して、ルータ（192.168.3.1）のMacアドレスが00-00-5e-00-01-03であることを知る。

(5) PC1はPC2（192.168.2.100）宛のパケットを送信する。このとき、Src IP、Dst IP、Src Macは自分とPC２のIPアドレス、自分のMacアドレスを使用するが、Dst MacとしてはルータのMacアドレスを使用する。

(6) ルータは自分のMacアドレス宛に来たパケットなので、それを受け取る。（実は、IPアドレスの部分は見てません・・・）



(7) ルータは自分のルーティングテーブルを確認して、パケットをeth2インターフェースに転送すればいい事を確認する。前提として、ルータはIPルーティング（もしくはIPフォワーディング）機能が有効になっていることが必要。
※ 通常のルータはインターフェースの数にかかわらず、ルーティングテーブルは1つしか存在しないが、一部の機器では仮想ルータ（Virtual Router）機能を備え、内部的に仮想の複数のルータが存在する・・・ような機器もある。



(8) ルータはARPテーブルを確認し、192.168.2.100のMACアドレスが判らないので、192.168.2.100宛にARPリクエストを送る。（この時、DstMacアドレスはブロードキャストアドレスを使う）

(9) ブロードキャストパケットを受け取ったPC2は自分宛（192.168.2.100）のARPリクエストであることを確認して、自身のMacアドレスをSrc MacとしてARPリプライパケットを返す。

(10) ルータはARPリプライパケットを受信して、PC2（192.168.2.100）のMacアドレスが00-00-22-22-22-22であることを知る。



(11) ルータはパケットのDst MacアドレスをPC2のMacアドレス、Src Macアドレスを自身のeth2インターフェースのMacアドレスに書き換えて、パケットを送信する。このとき、パケットをルーティングしたのでTTLを1つ減らす。（結果、TTLが0になる場合はパケットを破棄し、発信元にICMPメッセージでTTL Expireを返す）

・・・・と。

これだけなんだけど。


さすがに毎回これをやってる訳ではなく、ARPリクエストの結果はある程度の時間PCもルータもARPテーブルにキャッシュしてそれを利用している。

また、毎回ルーティングを確認して、パケットを書き換える・・・という作業をCPUがソフトウェアで実施していたら、ルータのCPUの負荷が高くなるし処理も遅くなる。L3スイッチの場合はその部分をハードウェア（ASIC）で行うことで、転送速度を向上させている。
ちょっと余談だが、Ciscoではルータ（3600以上）とMLS（Multi Layer Switching）に対応したCatalyst5000/6000などのL2スイッチを組み合わせることで、L3スイッチと同等のASIC処理を行うことができる・・・という仕組みを持っている。この場合は1回目のパケット転送はルータで行うが、2回目以降はL2スイッチが行うという・・・ルータとL3スイッチの折衷案のような仕組みがある。IP マルチレイヤ スイッチングの設定例