实验四 地址转换协议.docx

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实验四地址转换协议

南昌大学实验报告

学生姓名：

吴长福学号：

8000114105专业班级：

卓越141班

实验类型：

□验证□综合√设计□创新实验日期：

2016.11.02实验成绩：

实验四地址转换协议

【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

【实验学时】

建议2学时

【实验环境配置】

采用网络结构

【实验原理】

一、使用IP协议的以太网中ARP报文格式

硬件类型（值为1）

协议类型（值为0800H）

硬件长度（值为6）

协议长度（值为4）

操作：

请求1，响应2

发送MAC地址（6字节）

发送IP地址（4字节）

目标端MAC地址（6字节）（并未包含在请求报文中）

目标端IP地址（4字节）

字段说明：

  硬件类型：

表示硬件类型，例如：

1表示以太网。

  协议类型：

表示要映射的协议类型，例如0x0800表示IP地址。

    硬件长度：

指明硬件地址长度，单位是字节，MAC是48位，长度是6个字节。

    协议长度：

高层协议地址的长度，对于IP地址，长度是4个字节。

   操作字段：

共有二种操作类型，1表示ARP请求，2表示ARP应答。

  发送方MAC：

6个字节的发送方MAC地址。

   发送方IP：

4个字节的发送方IP地址。

   目的MAC：

6个字节的目的MAC地址。

   目的IP：

4个字节的目的IP地址。

二、ARP地址解析过程

【实验步骤】

练习一：

领略真实的ARP

1.主机1Aping主机1B，自动捕获数据包。

2.停止数据捕获，主机1A、1B在命令行下运行“arp-a”命令，察看ARP高速缓存表，并回答以下问题：

∙ARP高速缓存表由哪几项组成？

ARP高速缓存表由IP地址，物理地址，地址类型三项组成。

∙结合采集到的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。

在发送广播的时候，主机寻找目的地址，当找到了并收到回复的时候，便会在ARP表中添加相应的条目，等待下次映射若存在,则按照原有的映射来寻址，若有变动则更新原有的映射。

1.练习一：

1.查看主机A和B的IP地址

2.Aping255.255.255.255:

3.查看arp高速缓存表

练习二：

跨路由地址解析（不同子网）

1.路由器R1,R2运行“cleararp”命令，主机1A、1B,服务器eagleserver在命令行下运行“arp-d”命令，清空ARP高速缓存。

清除R1、R2的ARP:

清除Server的ARP:

2.进入仿真模式，设置过滤条件（提取ARP、ICMP）。

3.主机1Aping服务器eagleserver，自动捕获数据包。

4.停止数据捕获，察看采集到的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？

不能，因为ARP报文的存活空间只限在子网内

∙ARP地址解析在跨越子网的通信中所起到的作用？

解析网关的MAC地址

练习三：

完成文件夹中其他练习，并写实验报告

练习9.4.2：

观察冲突对共享介质环境的影响

练习9.6.2：

从集线器到交换机

任务1：

观察集线器的运行。

步骤1.进入模拟模式。

步骤2.设置事件列表过滤器。

步骤3.从PC1PingPC6。

步骤4.逐步运行模拟。

任务2：

观察交换机的运行。

步骤1.清除模拟。

步骤2.从PC7PingPC12。

步骤3.逐步运行模拟

任务3：

观察交换机的无冲突运行

步骤1.重置模拟。

单击 ResetSimulation（重置模拟）按钮重置模拟。

步骤2.同时在多台PC之间执行ping。

使用 AddSimplePDU（添加简单PDU）（闭合的信封）从PC8添加单一ping到PC11。

单击PC8（源），然后单击PC11（目的）。

在PC9与PC10执行同样的操作。

EventList（事件列表）中将会再显示四个事件：

两个ICMP回应请求和两个ARP请求，用以获取PC11和PC10的MAC地址。

单击Info（信息）列中的彩色框以检查这些事件。

练习9.6.4：

交换机的运行

学习目标

观察交换机如何处理广播

观察交换机如何处理已知单播

观察交换机如何处理未知单播

任务1：

观察交换机如何处理广播和已知单播

添加简单PDU以从PCApingPCB。

任务2：

观察交换机如何处理未知单播

步骤1.清除交换机的MAC地址表。

步骤2.重新发送数据包

因为交换机的arp表被清空了，所以交换机会进行广播发送来获得B的地址！

任务3：

观察其它情况下的交换机行为。

步骤1.通过集线器执行Ping。

集线器把数据包也发给了交换机：

步骤2.试验

此时再ApingB，会发现此时交换机不会再把数据包广播出去，而是直接发送给B,因为此时arp表中存在双方的地址条，可以直接找到。

练习9.8.2：

研究Cisco交换机的MAC表

没有发送任何数据报之前：

arp表是空的

【思考问题】

1.ARP分组的长度是固定的吗？

试加以解释。

是，因为是根据ARP协议的帧结构计算出来的。

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？

因为路由上的地址映射是动态的，要时刻保持arp的地址映射是最新的，并且arp高速缓存的大小是有限的。

时间设置的太小会导致，不断更新，不利于解析，太大会导致数据不是最新。

3.至少举出两种不需要发送ARP请求分组的情况。

在源主机的ARP高速缓存中已经有了该目的IP地址的项目；源主机发送的是广播分组；源主机和目的主机使用点对点链路