试验二 地址转换协议ARP

计算机网络 地址转换协议ARP

试验二地址转换协议ARP

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？

●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。

实验截图：

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：

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运行“arp -d”命令，清空ARP高速缓存：运行“arp -a”命令察看ARP高速缓存：捕获数据：

● ARP高速缓存表由哪几项组成？

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答：ARP高速缓存表由状态、硬件类型、协议类型、硬件地址长度、协议地址长度、接口号、队列号、尝试、超时、硬件地址、协议地址构成。

●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：源主机在发送IP报文时，先检查高速缓存，若找到目的主机IP地址对应的MAC 地址，则开始发送报文，若没有，则发送一个带有ARP报文的以太网广播帧询问，在收到目的主机返回的ARP响应报文后更新高速缓存再发送IP报文。

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，清空ARP高速缓存。主机E发送已编辑好的ARP报文。

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。

实验截图：

运行“arp -d”命令，清空ARP高速缓存：

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捕获数据：

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？

● ARP地址解析在跨越子网的通信中所起到的作用？

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。

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实验截图：

●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：不能。由于ARP请求是以广播的方式进行 而广播报文不能跨越子网 因此 单一ARP 请求报文不能够跨越子网进行地址解析。

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● ARP地址解析在跨越子网的通信中所起到的作用？

答：解析网关的MAC地址。

思考题：

1、ARP分组的长度是固定的吗？试加以解释。

答：不是。ARP报文格式对任何协议和硬件地址都是充分通用的。对于不同的网络，ARP 分组的长度可能不同。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。

2、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：超时计时器用来维护ARP高速缓存，在一段时间内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。时间设置得太大就会导致ARP缓存表的长度过长或者过旧，IP地址与MAC地址的映射关系可能已经发生改变，但ARP 缓存表却还没更新。时间设置得太小会导致ARP高速缓存更改过于频繁，从而导致ARP广播数据包在网络上大量出现，增加网络流量，并降低了工作速度。

3.至少举出两种不需要发送ARP请求分组的情况。

答：当目的IP在ARP高速缓存中有对应的项目或者目的IP是广播地址时都不用发送ARP 请求。

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