实验二：-地址解析协议(ARP)

计计算算机机网网络络实验二：地址解析协议（ARP）班级：网络工程2班组别：第五组(B)计算机网络实验报告一实验目的：（1）掌握ARP协议的报文格式（2）掌握ARP协议的工作原理（3）理解ARP高速缓存的作用二拓扑结构：三实验内容：练习一：领略真实的ARP（同一子网）各主机打开协议分析器，进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确性，如果通过拓扑验证，关闭协议分析器继续进行实验，如果没有通过拓扑验证，请检查网络连接。本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1.主机A、B、C、D、E、F启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（提取ARP、ICMP）。2.主机A、B、C、D、E、F在命令行下运行“arp-d”命令，清空ARP高速缓存。3.主机Aping主机D（172.16.1.4）。计算机网络实验报告4.主机Eping主机F（172.16.0.3）。5.主机A、B、C、D、E、F停止捕获数据，并立即在命令行下运行“arp-a”命令察看ARP高速缓存。●ARP高速缓存表由哪几项组成？答：状态:表示项目的状态.应字段相同；接口号:对应路由器的不同接口；队列号:ARP使用不同的队列将等待地址解析的分组进行排队.发往同一个目的地的分组通常放在同一个队列中；尝试:表示这个项目发送出了多少次的ARP请求；超时:表示一个项目以秒为单位的寿命；硬件地址:目的硬件地址,应答返回前保持为空；协议地址:目的高层协议地址如IP地址。●结合协议分析器上采集到的ARP报文和ARP高速缓存表中新增加的条目，简述ARP协议的报文交互过程以及ARP高速缓存表的更新过程。答：以主机Aping主机D为例，当发送数据时，主机A会在自己的ARP缓存表中寻找是否有目标IP地址。如果找到了，也就知道了目标MAC地址，直接把目标MAC地址写入帧里面发送就可以了；如果在ARP缓存表中没有找到目标IP地址，主机A就会在网络上发送一个广播，这表示向同一网段内的所有主机发出这样的询问：“我是172.16.0.51，我的硬件地址是0025B3-188783.请问IP地址为172.16.0.54的MAC地址是什么？”网络上其他主机并不响应ARP询问，只有主机D接收到这个帧时，才向主机A做出这样的回应，这样，主机A就知道了主机D的MAC地址，它就可以向主机D发送信息了。同时A和D还同时都更新了自己的ARP缓存表（因为A在询问的时候把自己的IP和MAC地址一起告诉了D），下次A再向主机D或者D向A发送信息时，直接从各自的ARP缓存表里查找就可以了。练习二：编辑并发送ARP报文（同一子网）本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1.在主机E上启动协议编辑器，并编辑一个ARP请求报文。其中：MAC层：目的MAC地址：设置为FFFFFF-FFFFFF源MAC地址：设置为主机E的MAC地址协议类型或数据长度：0806ARP层：发送端硬件地址：设置为主机E的MAC地址发送端逻辑地址：设置为主机E的IP地址（172.16.0.2）目的端硬件地址：设置为000000-000000目的端逻辑地址：设置为主机F的IP地址（172.16.0.3）2.主机B、F启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（提取ARP协议）。3.主机B、E、F在命令行下运行“arp-d”命令，清机E发送已编辑好的ARP报文。空ARP高速缓存。主4.主机B、F停止捕获数据，分析捕获到的数据，进一步体会ARP报文交互过程。计算机网络实验报告主机B命令行截图：思考题：1.哪些主机收到了ARP请求包，哪个主机给出了ARP响应包？答：B和F收到ARP请求包，只有F给出了ARP响应包。2.主机A、C、D是否收到ARP请求包，为什么？答：主机A、C、D收不到ARP请求包，因为ARP请求包是通过广播实现的，并不能跨越子网，所以主机A、C、D收不到ARP请求包。练习三：跨路由地址解析（不同子网）本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1.主机B在命令行方式下输入staticroute_config命令，开启静态路由服务。2.主机A、B、C、D、E、F在命令行下运行“arp-d”命令，清空ARP高速缓存。3.主机A、B、C、D、E、F重新启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（提取ARP、ICMP）。4.主机Aping主机E（172.16.0.2）。5.主机A、B、C、D、E、F停止数据捕获，察看协议分析器中采集到的ARP报文，并回答以下问题：●单一ARP请求报文是否能够跨越子网进行地址解析？为什么？答：不可以，ARP报文的存活空间只限在子网内，因为ARP报文的请求是在网关下的数据请求，脱离子网ARP报文也就自动失效，根本毫无意义计算机网络实验报告●ARP地址解析在跨越子网的通信中所起到的作用？答：作用是解析网关的MAC地址，ARP本身无法跨跃不同网段。当数据要发往外部网络时，通常是首先使用ARP请求网关路由器的MAC地址，之后将数据发往网关路由器，由网关路由器进行转发。6.主机B在命令行方式下输入recover_config命令，停止静态路由服务。主机B命令行截图：思考题：1.哪些主机收到了ARP请求包，哪台主机给出了ARP响应包？答：主机B、C、D、E、F均收到了ARP请求包，但是只有E做出了ARP响应包。2.比较ARP协议在同网段内解析和跨网段的解析有何异同点？答：相同点：都是解决主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。不同点：对同网段内解析，ARP直接利用IP和物理地址的映射，找到目的主机的硬件地址，并将其直接交付。但是跨网段的解析，ARP会找到与本网络连接的一个路由器的物理地址，并将之写到要发送数据包中发送，然后间接交付。3.ARP数据包的长度是固定的吗？试加以解释。答：不是固定的，是根据ARP协议的帧结构计算出来的。解释：ARP分组中含有HTYPE（硬件类型）字段，用来定义运行ARP的网络类型（例如以太网是类型1），ARP可以应用在任何网络上。ARP分组中包含HLEN（硬件长度）字段，用来定义以字节为单位的物理地址长度（例如以太网为6）。ARP分组中包含SHA（发送端硬件地址）和THA（目标硬件地址）用来定义物理地址，这两个字段都是可变长度字段。ARP分组中还包括SPA（发送端协议地址）和TPA（目标协议地址）用来定义逻辑地址，这两个字段也都是可变长度字段。所以说ARP分组在不同类型的网络中使用时，其长度可变。计算机网络实验报告4.试解释为什么ARP高速缓存每存入一个项目就要设置10-20分钟的超时计时器。这个时间设置得太大或太小会出现什么问题？答：当网络中某个IP地址的硬件地址的映射发生变化时，ARP高速缓存中的相应的项目就要改变。例如，更换以太网网卡就会发生这样的事件。10~20分钟更换一块网卡是合理的。超时时间太短会使ARP请求和响应分组的通信太频繁，而超时时间太长会使更换网卡后的主机迟迟无法和网络上的其他主机通信。5.至少举出两种不需要发送ARP请求数据包的情况。答：在源主机的ARP高速缓存中已经有了该目的IP地址的项目；源主机发送的是广播分组；源主机和目的主机使用点对点链路。