计算机网络实验-ARP分析

在同一网络内通信时，ARP直接询问目的IP地址对应的MAC地址，将IP数据报直接发送给目的主机，即直接交付。不同网络间通信时，ARP只需询问网关IP地址对应的MAC地址，将IP数据报交给网关，由路由器进行转发，即间接交付。ARP请求使用的是数据链路层广播，而ARP响应使用的是数据链路层单播。

小李学不完

1239人浏览 · 2024-07-24 19:27:44

小李学不完 · 2024-07-24 19:27:44 发布

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一、相关知识

地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）用来解决局域网内一个广播域中的IP地址和MAC地址的映射问题；

如图，PC1发送给PC2的IP数据报会经由路由器R1和R2转发，即PC1首先发送给R1（间接交付），然后R1再转发给R2（间接交付），最后R2发送给PC2（直接交付），IP数据报在每条链路上的转发都要封装在MAC帧中进行传输，并且使用的是MAC地址。

ARP的作用就是根据下一跳的IP地址来获取下一跳的MAC地址。ARP请求以MAC广播帧的形式向本地网络广播，ARP响应以MAC单播帧的形式发送给请求方。

APR报文的格式：

ARP报文是直接封装在MAC帧中的，在MAC帧中的类型值为0x0806

为提高效率，主机或路由都设有ARP高速缓存，用来将请求到的映射保存起来且设有时间限制，防止因地址变化且没有及时更新造成发送失败的情况。

在华为路由器设备中执行display arp命令查看ARP映射表：

 [Huawei]display arp
 IP ADDRESS      MAC ADDRESS     EXPIRE(M) TYPE INTERFACE      VPN-INSTANCE      
                                           VLAN 
 ------------------------------------------------------------------------------
 ------------------------------------------------------------------------------
 Total:0         Dynamic:0       Static:0     Interface:0

其中：EXPIRE(M)表示ARP表项的剩余存活时间；TYPE表示表项类型及获取该表项的槽位号：共有3种：I（Interface）表示接口本身的MAC地址；D（Dynamic）表示通过ARP报文获取的动态表项；S（Static）表示通过静态配置获取的静态表项；

可执行reset arp命令来清除ARP映射表中的ARP表项；执行reset arp dynamic命令清除ARP映射表中的动态ARP表项；

 <Huawei>reset arp ?
   all           Reset static and dynamic ARP entry
   dynamic       Reset dynamic ARP entry
   interface     Reset ARP entry by interface
   packet        ARP packet
   static        Reset static ARP entry

二、建立网络拓扑

路由器R1（Router）、S3700交换机；如果路由器选择AR系列，配置接口的IP地址时，需要在接口模式下执行undo portswitch将默认的二层接口模式转换为三层接口模式，这样才能配置IP地址；

三、分析同一网络内通信时ARP的工作过程

清空PC1的ARP缓存，由PC1 ping PC2，在交换机LSW1的e0/0/2和e0/0/3接口同时抓取数据包。设置显示过滤器，仅显示ARP或ICMP分组，观察交互过程及分组结构：

1、查看交换机接口

在LSW1的E0/0/2接口上捕获的ARP和ICMP分组：

在LSW1的E0/0/3接口上捕获的ARP和ICMP分组：

2、查看PC1发送的ARP请求分组，查看该分组的详细内容与结构：

3、查看PC发送的ARP响应分组

4、抓包分析

四、分析不同网络通信间通信时ARP的工作过程

由PC1 ping PC3，在G0/0/0和G0/0/1接口上抓包观察ARP分组交互过程及分组结构

查看ARP缓存：

 <Huawei>display arp
 IP ADDRESS      MAC ADDRESS     EXPIRE(M) TYPE        INTERFACE   VPN-INSTANCE 
                                           VLAN/CEVLAN PVC                      
 ------------------------------------------------------------------------------
 210.1.1.254     5489-987b-4cdf            I -         GE0/0/0
 210.1.1.1       5489-9810-0e15  19        D-0         GE0/0/0
 210.1.2.254     5489-987b-4ce0            I -         GE0/0/1
 210.1.2.1       5489-981d-13b1  19        D-0         GE0/0/1
 ------------------------------------------------------------------------------
 Total:4         Dynamic:2       Static:0     Interface:2