计算机网络ARP地址协议解析实验报告

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4.掌握ARP请求和应答的实现方法5.掌握ARP缓存表的维护过程二、实验步骤：一，完成网络环境的配置，并进行拓扑验证。预期问题：拓扑验证出现错误。必须严格按照附录中的拓扑图进行网络环境的配置，如有错误不能向下进行实验。因为在错误的网络配置环境下做的实验结果也是无意义的。二，完成采集网络传输数据前的准备工作。网关的设定；开通静态路由；主机Aping主机E成功；清空ARP高速缓存；设置协议分析器的过滤条件；预期问题：网关设定错误，没有在主机B开启静态路由都会造成主机APing主机E不成功。三，开始实验，启动协议分析器，开始捕获数据。预期问题：必须先开启数据捕获，再执行主机Aping主机E操作，否则获取不到数据。四，查看采集到的ARP报文，对实验结果进行截图、记录。五，关闭实验平台，将实验系统恢复原状，完成实验。1.IP配置完毕，进行拓扑验证：拓扑验证完毕，各角色的地址如下表所示：角色IPA172.16.1.41B左：172.16.1.42右：172.16.0.42C172.16.1.43D172.16.1.44E172.16.0.45F172.16.0.462.实验结果及现象：图示为A角色捕获到的ARP-request图示说明：方向：172.16.1.42（主机A）→子网内的所有主机内容：ARP‐request协议解析树：Ethernet802.3目的MAC地址=FFFFFF‐FFFFFF：向子网内所有主机发送源MAC地址=6C626D‐707DCE：主机A的MAC地址协议类型或数据长度=0806（ARP协议）：ARP协议ARP（地址解析议）硬件类型=1协议类型=0800硬件地址长度=6协议地址长度=4操作码=1（请求）发送端硬件地址=6C626D‐707DCE（主机A发送端逻辑地址=172.16.1.41（主机A）目的端硬件地址=000000‐000000（未知，请求的硬件地址）目的端逻辑地址=172.16.1.42（主机B左网卡）过程描述：主机A→子网内的所有主机，发送ARP‐request，请求IP地址是172.16.1.42（主机B的左网卡）主机Aping主机E，由于A发现E与其不是在同一子网，所以主机A把发送的数据转发到网关：主机B左网卡。这时需要通过ARP协议知道网关的MAC地址，于是发送请求网关MAC地址的ARP请求。图示为A主机捕获到的ARP-response数据数据显示同ARP-request数据。在B运行arp‐a，显示arp缓存表内容：Interface:172.16.1.42（左网卡）172.16.1.416C626D‐707DCE（主机A的MAC地址）Interface:172.16.0.42（右网卡）172.16.0.426C626D‐6DF73D（主机B的MAC地址）右网卡多了主机E的arp缓存记录，如果捕获B的网络连接2的网卡数据，就会看到此条数据。四、思考问题的解答1.哪些主机收到了ARP请求包，哪台主机给出了ARP响应包？答:在子网一内，主机B的左网卡，主机C，主机D收到了主机A的ARP请求包；主机B的左网卡给出了ARP响应包。在子网二内，主机E，主机F收到了主机B右网卡的ARP请求包；主机E给出了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：在同网段内，由于同网的主机都能收到ARP请求，并且符合ARP请求中目的IP地址字段的条件的主机就在同网内，所以这台主机直接将自己的MAC地址应答给发送ARP请求的主机。在不同的网段，跨网段的解析中，ARP请求是从一个网络中的主机发往另一个网络的主机，那么连接这两个网络的路由器就可以回答该请求。过程为：在子网一内，发送ARP请求的主机将目的逻辑地址设置为路由器的逻辑地址，路由器将自己的MAC地址应答给发送请求的主机。接着，路由器在子网二内发送ARP请求，目的IP地址为ping的目的主机的IP地址。此IP地址的主机收到ARP请求后，将应答返回给路由器。这样，通过连接两个子网的路由器，进行ARP的回答和请求。路由器在ARP缓存表中有了两台主机的ARP缓存信息后，起到了IP数据报的转发作用。3.ARP数据包的长度是固定的吗？试加以解释。答：不固定。第一，硬件地址长度根据不用的网络类型，是可变的。例如，以太网的物理地址长度是6字节。第二，第二，协议地址长度根据不同的协议类型，长度是可变的。例如，IPv4协议的地址长度是4个字节。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：ARP缓存表采用老化机制，在一段时间内，如10‐20分钟，如果表中的某一项没有使用，就会被删除，这样可以大大减少ARP缓存表的长度，加快查询速度。这个时间如果设置的太大，会出现缓存表中信息过多，降低查询速度的可能。也会出现如教材中提到的，外界的硬件环境发生变化，而ARP缓存表没有及时更新，造成ARP缓存中的信息失效的可能。这个时间设置得过短的情况：因为两台主机首次通信后，很有可能还会持续的通信数次，这个过程会持续一段时间。所以这个时间设置得过短，会增加ARP通信的次数，增加网络中的通信量。5.至少举出两种不需要发送ARP请求数据包的情况。答：1，主机之间刚刚进行完通信，在缓存表中还保存着对方主机的地址信息，这时只需要查询ARP缓存表，不需要发送ARP请求。2，广播发送的时候不需要发送ARP请求。3，在不同子网间，两台主机通过路由器进行IP数据包的传输。在路由器中，保存了该两台主机ARP缓存信息之后，两台主机只需要把数据发送给路由器即可。在这之前，一台主机不用发送对子网外主机的ARP请求，它也不需要知道子网外主机的MAC地址。五、实验中遇到的问题和解决方法，待解决的问题遇到问题：A未能ping通E解决方案：Internet属性更改后未点确定造成的