1、一、实验项目名称实验二 地址解析协议(ARP)二、实验目的及要求1、掌握 ARP 协议的报文格式2、掌握 ARP 协议的工作原理三、实验主要硬件软件环境PC 机， Windows 操作系统，网络协议仿真教学系统。四、实验内容及步骤练习一 ：领略真实的 ARP（同一子网）各主机打开工具区的“拓扑验证工具”，选择将主机 A、B、C、D、E、F 作为一组的网络结构，配置网卡后，进行拓扑验证，如果通过拓扑验证，关闭工具继续进行实验，如果没有通过，检查网络连接。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、
2、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）。 主机 B ping 主机 C（172.16.1.3）。 主机 E ping 主机 F（172.16.0.3）。 4. 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：主要由：IP 地址、MAC 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：假设网络中的主机 A
3、 要和主机 B 交换数据，首先主机 A 要得到主机 B 的 IP 地址和 MAC 地址的映射关系，工作过程如下：ARP 模块接收来自上层的协议（IP）的数据报后，提取其目的的 IP 地址。1主机 A 检查自己的高速缓存中的 ARP 表，判断 ARP 表中是否存有主机 B 的 IP 地址与 MAC 地址的映射关系。如果找到，则完成 ARP 地址解析；如果没有找到，则转至。主机 A 广播含有自身 IP 地址与 MAC 地址映射关系的请求信息包，请求解析主机B 的 IP 的地址与 MAC 地址映射关系。主机 A 等待接收 ARP 应答。如果主机 A 没有收到 ARP 应答，则停止发送数据报；如果收到
4、 ARP 应答，执行 。 6主机 A 收到主机 B 的响应信息，使用应答中的物理地址（MAC）作为数据报的 6mac 地址，并将主机 B 的 IP 地址与 MAC 地址的映射关系存入自己的 ARP 表中，从而完成主机 B 的 ARP 地址解析。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
5、 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 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 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 A、B、C、D、E、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。思考题：1.那些主机收到了 ARP 请求包，哪个主
6、机给出了 ARP 响应包？答：主机 A、B、C、D、F 都收到 ARP 请求包，主机 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 都能收到 ARP 请求包，因为主机 B、C、D 与主机 E 处于同一网段，ARP 请求包进行广播，所以主机 A、C、D 都能收到 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 在命令行下输入 staticroute_config 命令，开启静态路由服务。22、主机 A、B、C、D、E、F 在命令行下运行“arp -d”命令，清空 A
7、RP 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。 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
8、跃不同的网段。6、主机 B 在命令行下输入 recover_config 命令，停止静态路由服务。思考问题：1、哪些主机收到了 ARP 请求？哪台主机给出了 ARP 响应包？答：主机 B、C、D、E、F 都收到了 ARP 请求，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什么异同？答：相同点：都是广播发送 ARP 请求报文。不同点：主要在于网关的作用发挥。如果ARP 请求是跨网段时由路由器来回答该请求3、 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
9、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。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：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。5、 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3ARP 请求。五、实验总结通过本次试验，我进一步了解了 ARP 协议的报文结构，分析了 ARP 协议在同一网段和不同网段间主机上通信时执行过程，理解了 ARP 缓存的作用。
