实验三ARP

作者:[李蒙][地址转换协议ARP][湖北文理学院]计算机网络实验指导教师：朱娟专业名称：1221应用电子学号:20122721142020年1月28日一、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、实验类型验证型三、实验原理1．ARP协议简介Internet是由各种各样的物理网络通过使用诸如路由器之类的设备连接在一起组成的。当主机发送一个数据包到另一台主机的过程中可能要经过多种不同的物理网络。主机和路由器都是在网络层通过IP地址来识别的，这个地址是在全世界内唯一的。然而，数据包是通过物理网络传递的。在物理网络中，主机和路由器通过其MAC地来识别的，其范围限于本地网络中。MAC地址和IP地址是两种不同的标识符。这就意味着将一个分组传递到一个主机或路由器需要进行两级寻址：IP和MAC。需要能将一个IP地址映射到相应的MAC地址。ARP协议是“AddressResolutionProtocol”(地址解析协议)的缩写。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标网络层地址转换成目标物理地址的过程。在使用TCP/IP协议的以太网中，即完成将IP地址映射到MAC地址的过程——使用ARP协议通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。2．ARP报文格式ARP报文格式如下：硬件类型协议类型硬件长度协议长度操作：请求1，响应2发送方硬件地址（如以太网地址，6字节）发送方协议地址（如IP地址，四字节）目标端硬件地址（如以太网地址，6字节）（并未包含在请求报文中）目标端协议地址（如IP地址，4字节）使用IP协议的以太网中ARP报文格式如下：硬件类型（值为1）协议类型（值为0800H）硬件长度（值为6）协议长度（值为4）操作：请求1，响应2发送MAC地址（6字节）发送IP地址（4字节）目标端MAC地址（6字节）（并未包含在请求报文中）目标端IP地址（4字节）三、拓扑验证已验证连通性。本地连接子网掩码默认网关本地连接3A:172.16.1.61255.255.255.0172.16.1.62B:172.16.1.62255.255.255.0172.16.0.62C:172.16.1.63255.255.255.0172.16.1.62D;172.16.1.64255.255.255.0172.16.1.62E:172.16.0.65255.255.255.0172.16.0.62F:172.16.0.66255.255.255.0172.16.0.62四，实验步骤主机B启动静态路由服务（方法：在命令行方式下，输入“staticroute_config”）。按照拓扑结构图连接网络，使用拓扑验证检查连接的正确性。练习一：领略真实的ARP（同一子网）主机A、B、C、D、E、F在命令行下运行“arp-a”命令，察看ARP高速缓存表，并回答以下问题：ARP高速缓存表由哪几项组成？主机A、B、C、D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）。主机A、B、C、D在命令行下运行“arp-d”命令，清空ARP高速缓存。主机Aping主机D（172.16.1.4）。主机A、B、C、D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。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、发送者知道目标端的IP地址IP要求ARP创建一个ARP请求报文，其中包含了发送方的物理地址、发送方的IP地址和目标端的IP地址。目标的物理地址用0填充。将报文传递到数据链路层，并在该层中用发送方的物理地址作为源地址，用物理广播地址作为目的地址，将其封装在一个帧中。同一链路中的每个主机或路由器都接收到这个帧，因为该帧中包含了一个广播目的地址，所有的站点都对报文进行移交，并将其传递到ARP。除了目标机器以外的所有机器都丢弃该报文。目标机器对IP地址进行识别。目标机器用一个包含其物理地址的ARP响应报文做出响应，并对该报文进行单播。发送方接收到一个响应报文，这样它就知道了目标机器的物理地址。这样就可以将携带目标机器数据的IP数据报封装在一个帧中，并单播到目的地址。发送IP报文前总是先对ARP缓存表进行查找，看是否目标MAC地址存在于缓存表中，如果存在，则不需要发送ARP请求报文而直接使用此地址进行IP报文的发送。如果不存在，则发送ARP请求报文，并将结果存于ARP缓存表中供以后使用。练习二：编辑并发送ARP报文（同一子网）在主机E上启动仿真编辑器，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：0806。ARP层：“发送端MAC地址”设置为主机E的MAC地址，“发送端IP地址”设置为主机E的IP地址（172.16.0.2），“目的端MAC地址”设置为000000-000000，“目的端IP地址”设置为主机F的IP地址（172.16.0.3）。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）。主机E、B、F在命令行下运行“arp-d”命令，清空ARP高速缓存。主机E发送已编辑好的ARP报文。主机E立即在命令行下运行“arp-a”命令察看ARP高速缓存。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。练习三：跨路由地址解析（不同子网）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。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）。主机Aping主机E（172.16.0.2）。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？ARP地址解析在跨越子网的通信中所起到的作用？答：不能跨网络发送报文。因为A没有主机E的ARP。ARP代理可以欺骗发起ARP请求的发送端，使它误以为路由器就是目的主机，而事实上目的主机是在路由器的“另一边”。路由器的功能相当于目的主机的代理，把分组从其他主句转发给它。