（合同范本）实验二： 地址解析协议(ARP)

计 算 机 网 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) 7 / 7一 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A ping 主机D （172.16.1.4）。 4. 主机E ping 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：0806 ARP 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。 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A ping 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 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。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。1020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