ARP协议及PDU格式分析实验教程.doc

PAGE \* MERGEFORMAT12 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PDU格式分析实验 实验时间 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实验学时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思科模拟器三、实验原理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???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Switch0的mac表以及arp表，pc0和pc1的arp表，如图1、2、3、4所示。 图一 图二 图三 图四 可见无论是mac表还是arp表都是空白的，然后在pc0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pc1。pc1接受后会发送一个应答帧，并且保留pc0的mac地址，然后pc0也接收到pc1的应答帧，保存pc1的mac地址。因为两个帧都要经过switch0交换机，所以交换机