Vamos ao passo a passo do roteamento.

Considere que o cenário esteja plenamente funcional (IPs, gateways dos hosts, portas dos roteadores-fa0/0 e fa0/1- devidamente configurados conforme dados da figura anterior). Veja que as redes estão diretamente conectadas ao roteador “Router 0”, portanto a tabela de roteamento já possui os endereços IPs de ambas as redes.

1. Da interface de comando (CLI) um usuário digita no host 172.16.10.2 o comando “ping 172.16.20.2”. Um pacote ICMP é então gerado no host A.
2. O protocolo IP trabalha em conjunto com o protocolo ARP para determinar qual rede o pacote é destinado. Determinado que o pacote é destinado a uma rede remota e não à local, ele é enviado para o roteador para que seja roteado para a rede de destino.
3. Para o host A enviar um pacote para o roteador, ele deve saber o endereço MAC da interface conectada à rede local (fa0/0). Para obter esse endereço, o host realiza uma pesquisa no ARP cachê.
4. Caso o endereço IP da interface fa0/0 não se encontre no ARP cachê, o host A emite uma mensagem de broadcast ARP, procurando identificar o endereço de hardware que corresponde ao endereço IP 172.16.10.1. Por isso que, normalmente, o primeiro “ping” expira (time out) e os outros quatro são bem sucedidos. Uma vez que o endereço seja armazenado no ARP cache do host, não mais ocorrem time outs.
5. A interface fa0/0 do roteador responde com o endereço MAC dele. O host A tem o necessário para transmitir o pacote para o roteador. A camada de rede passa o pacote gerado através da requisição ICMP (ICMP echo request = ping) para a camada de enlace juntamente com o endereço de hardware para onde o host A deseja enviar o pacote (interface fa0/0 do roteador). O pacote inclui o endereço IP da origem (source address), do destino (destination address) e o protocolo ICMP especificado no campo “protocolo” da camada de rede.
6. A camada de enlace gera um quadro que encapsula o pacote com informações de controle necessárias à sua transmissão pela rede local. Essas informações incluem os endereços MAC de origem, MAC do destino e o campo “type” que especifica qual protocolo de camada de rede está ativo (no caso o IP).
7. A camada de enlace do host A para o quadro gerado para a camada física que codifica os dados em 0s e 1s e os transmite por meio da interface local.
8. O sinal é captado pela interface FastEthernet 0/0 do roteador que sincroniza com o preâmbulo e efetua a extração do quadro. A interface realiza uma verificação (CRC) e compara o resultado obtido com o campo FCS, localizado no quadro, assegurando se a integridade do quadro foi mantida.
9. O endereço MAC do destino é verificado.
10. O protocolo IP verifica o endereço IP de destino do pacote recebido para certificar-se que o pacote é, de fato, destinado ao roteador. O roteador determina que o pacote é de uma rede diretamente conectada à interface fa0/1.
11. O roteador armazena o pacote no buffer da interface fa0/1. Ele gera um quadro para transmitir o pacote ao seu destino final. Primeiro ele verifica a tabela ARP para determinar se o endereço MAC de destino foi resolvido para o endereço IP em alguma comunicação anterior. Caso negativo, o roteador emite uma mensagem broadcast ARP pela interface fa0/1 para que o endereço 172.16.20.2 seja localizado.
12. O host B responde a essa mensagem com o endereço MAC da interface dele com a rede. O roteador possui, agora, todos os elementos para transmitir o pacote ao destino final. O quadro gerado pela interface fa0/1 do roteador possui o endereço MAC de destino (interface de rede instalada no host B). Mesmo que os endereços MACs do quadro mudem a cada interface que é atravessada, os endereços IPs de origem e de destino nunca são alterados, apenas alguns campos do cabeçalho do quadro sofre alterações.
13. O host B recebe o quadro e procede a checagem com o CRC. Caso não haja problemas o pacote é passado para a camada de rede responsável peal operação IP. O protocolo IP verifica o endereço IP de destino. Se coincidir com o IP do host B então analisa o campo protocolo do pacote para determinar qual o propósito do mesmo.
14. Determinada que o pacote é uma requisição ICMP, o host B gera um novo pacote ICMP com o endereço de destino sendo o IP do host A.
15. O processo reinicia no rumo oposto até atingir o host A, o seu destino final.