ARP协议及PDU格式分析实验.doc

实 验 报 告 （ 2016 / 2017 学年 第 一 学期） 课程名称 计算机网络 实验名称 ARP协议及2016 年 10 月 24 日 指导单位 南京邮电大学通达学院 指导教师 赵学建 学生姓名 钱煜中 班级学号 学院(系) 计算机学院 专 业 物联网专业 实 验 报 告 实验名称 ARP协议及PDU格式分析实验 指导教师 赵学建 实验类型 验证性实验 2学时 实验时间 2016年10月24日 一、实验目的和要求 1、学习使用思科模拟器验证相关的网络协议。 2、验证ARP协议的工作原理，理解ARP高速缓存的作用。 3、理解交换机转发表的作用。 4、学会分析分组各字段的含义。 二、实验环境(实验设备) Windows 7 思科模拟器 1.arp协议的工作原理 每台主机都设有一个ARP高速缓存，里面有本局域网上各主机和路由 器的IP地址和硬件地址的映射表，这些都是该主机目前知到的一些 地址 当主机A要向本局域网上的某个主机B发送IP数据报时，先在其ARP 高速缓存中查看是否有主机B的IP地址。如果有，就在ARP高速缓 实验报告 存中查出其对应的硬件地址，再把这个硬件地址写入MAC帧，然后通 过局域网把该MAC帧发往此硬件地址。也有可能查不到主机B的IP 其高速缓存还是空的。在这种情况下，主机A就自动运行ARP，然 后按以下步骤找到主机B的硬件地址。 实现地址解析的第一步是产生ARP请求帧。在ARP帧数据部分的相 应字段写入本地主机的物理地址、IP地址、待侦测的目的IP地址 ，在目的物理地址字段写入0，并在操作类型字段写入1，用以表 示本数据帧是一个ARP请求数据帧。 该ARP请求帧以本地网络适配器的物理地址作为源地址，以物理广 播地址作为目的地址，通过物理层发送出去。 由于采用了广播地 址，因此网段内所有的主机或设备都能够接收到该数据帧。除了目 的主机外，所有接收到该ARP请求帧的主机和设备都会丢弃该ARP请 求帧，因为目的主机能够识别ARP消息中的IP地址是否与本机相同。 与目的IP地址匹配的主机构造ARP应答帧。在ARP应答帧中，以请 分组中源物理地址、源IP地址作为其目的物理地址、目的IP地址， 并将自身的物理地址、IP地址填入应答帧的源物理地址、源IP地址 字段，并在操作字段中写入2，表示本ARP数据帧是一个应答数据帧 。该分组通过数据链路层直接发给源主机。 源主机接收到ARP应答帧后，获得目的主机的物理地址，并将它作 为一条新记录加入到ARP高速缓存表。此外，如果源主机没有发送 ARP请求而收到其他主机的ARP响应数据帧，源主机也会在本地ARP 实验报告 缓冲区中缓存该主机物理地址和IP地址的对应关系。 ARP高速缓存是非常有用的。如果不使用ARP高速缓存，那么任何一 个主机只要进行一次通信，就必须在网络上用广播的方式发送ARP 请求分组，这会使网络上的通信量大大增加。ARP把保存在高速缓 存中的每一个映射地址项目都设置生存时间，超过生存时间的项目 就从高速缓存中删除掉。 2.交换机的工作原理 1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口 的映射，并将其写入MAC地址表中。 2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较 ，以决定由哪个端口进行转发。 3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发 。这一过程称为泛洪（flood）。 4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。 四、实验内容 首先是建立一个简单的拓扑结构然后进行基本设置设置完后查看交换机0和pc1的arp表如图 图一 图二 图三 图四 可见无论是mac表还是arp表都是空白的0的命令模式运行ping 192.168.0.2命令如图五图六所示 图五 图六 pc0不知道pc1的mac地址所以广播了一个帧来寻找pc1pc1接受后会发送一个应答帧0的mac地址0也接收到pc1的应答帧保存pc1的mac地址0交换机所以交换机会存储pc0和pc1的mac地址 下一步是再次运行ping 192.168.0.2命令这次没有发送arp分组这是因为pc1的mac地址该 图七 下一步是在pc0上执行arp –a命令查看告诉缓存然后用arp –d命令清楚pc0的高速缓存对pc1进行同样的操作然后特权模式下使用clear