目录
一、引言
下图主机1和互联网上的服务器通讯，各级路由器如何转发IP数据报呢？
（注意主机1、主机2、主机3的IP地址一样的）
二、以太网帧及IP数据报格式回顾
下图来自《TCP/IP详解，卷1：协议》。 
三、路由器对ICMP、TCP、UDP报文处理
3.1、路由器对ICMP报文处理
下面以 PING 程序发送ICMP回显请求为例；
子网主机发送给外网主机，路由器对IP数据报处理:
输入（处理前） |
输出（处理后） |
||
源IP |
ICMP标识符 |
源IP |
ICMP标识符 |
IP1 |
x1 |
路由器IP |
y1 |
IP2 |
x2 |
路由器IP |
y2 |
... |
... |
... |
... |
IPn |
xn |
路由器IP |
yn |
同时将对应关系（IPn、xn<——>yn）缓存起来，待外网主机回复时，找到子网目标主机；
外网主机回复子网主机，路由器对IP数据报处理:
输入（处理前） |
输出（处理后） |
||
目的IP |
ICMP标识符 |
目的IP |
ICMP标识符 |
路由器IP |
y1 |
IP1 |
x1 |
路由器IP |
y2 |
IP2 |
x2 |
... |
... |
... |
... |
路由器IP |
yn |
IPn |
xn |
将对应关系（IPn、xn<——>yn）缓存删除，释放资源。
PS：上文 “一、引言” 图中的路由器2，需要转发多个子网的数据包，16位的“标识符”长度可能不够用，此时需要路由器具备多个外网的 IP 地址。
3.2、路由器对UDP报文处理
子网主机发送给外网主机，路由器对IP数据报处理:
输入（处理前） |
输出（处理后） |
||
源IP |
UDP端口 |
源IP |
UDP端口 |
IP1 |
xx1 |
路由器IP |
yy1 |
IP2 |
xx2 |
路由器IP |
yy2 |
... |
... |
... |
... |
IPn |
xxn |
路由器IP |
yyn |
同时将对应关系（IPn、xxn<——>yyn）缓存起来，待外网主机回复时，找到子网目标主机；
外网主机回复子网主机，路由器对IP数据报处理:
输入（处理前） |
输出（处理后） |
||
目的IP |
UDP端口 |
目的IP |
UDP端口 |
路由器IP |
yy1 |
IP1 |
xx1 |
路由器IP |
yy2 |
IP2 |
xx2 |
... |
... |
... |
... |
路由器IP |
yyn |
IPn |
xxn |
3.3、路由器对TCP报文处理
子网主机发送给外网主机，路由器对IP数据报处理:
输入（处理前） |
输出（处理后） |
||
源IP |
TCP端口 |
源IP |
TCP端口 |
IP1 |
xxx1 |
路由器IP |
yyy1 |
IP2 |
xxx2 |
路由器IP |
yyy2 |
... |
... |
... |
... |
IPn |
xxxn |
路由器IP |
yyyn |
同时将对应关系（IPn、xxxn<——>yyyn）缓存起来，待外网主机回复时，找到子网目标主机；
外网主机回复子网主机，路由器对IP数据报处理:
输入（处理前） |
输出（处理后） |
||
目的IP |
TCP端口 |
目的IP |
TCP端口 |
路由器IP |
yyy1 |
IP1 |
xxx1 |
路由器IP |
yyy2 |
IP2 |
xxx2 |
路由器IP |
... |
... |
... |
路由器IP |
yyyn |
IPn |
xxxn |
四、遗留问题
上文“二、路由器对ICMP、TCP、UDP报文处理”中，未说明路由器对 UDP、TCP 数据包处理过程中，缓存的对应关系（IPn、xxxn<——>yyyn），何时删除。
参考：
Nat 对 tcp ， udp ， icmp 报文的处理 _卧龙小学堂-CSDN博客_icmp nat
五、参考文章
P2P学习（一）NAT的四种类型以及类型探测 - 山上有风景 - 博客园
路由器处理icmp包的想法_wuxinyanzi的专栏-CSDN博客
六、其他
本文见解来自《TCP/IP详解，卷1：协议》、《计算机网络》（第7版，谢希仁），以及网络资源，若有不对之处请留言交流。
--以下空白--