實驗名稱：實驗項目4地址解析協議ARP工作機制與包結構
實驗目的
理解ARP協議的工作原理 掌握ARP、ICMP 處理過程。
實驗步驟與調試過程(請用簡單的文字描述)
（1）利用Packet Tracer仿真軟件搭建一個互聯網。
（2）查看、配置主機和相關網絡設備的參數。測試網絡連通性，捕獲ARP包，觀察ARP包在流入設備和流出設備時的變換情況。觀察各設備收到ARP包的處理方式以及相關設備ARP表的變換情況。
實驗結果(上傳實驗結果截圖或者簡單文字描述)
（1）建立如圖 4-1 所示實驗拓撲結構，按照表 4-1 中 IP 地址和子網掩碼信息給每一臺 PC 配置 IP 地 址以及掩碼（可以自己設置其它的 IP 地址），MAC 地址請根據自己建立的網絡拓撲圖中每臺 PC 實際的 MAC 地址如實填寫（注意：MAC 地址每個人的都不一樣）。
表 4-1 設備/接口參數表
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設備/接口 |
連接交換機的端口 |
IP地址 |
子網掩碼 |
MAC地址 |
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PC0 |
FastEthernet 0/1 |
192.168.1.11 |
255.255.255.0 |
00E0.8F39.6248 |
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PC1 |
FastEthernet 0/2 |
192.168.1.111 |
255.255.255.0 |
0050.0F25.7DB8 |
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PC2 |
FastEthernet 0/1 |
172.16.1.11 |
255.255.0.0 |
0000.0CD6.9AE3 |
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PC3 |
FastEthernet 0/2 |
172.16.1.111 |
255.255.0.0 |
00D0.D33B.A7AD |
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路由器（左）接口 |
FastEthernet 0/3 |
192.168.1.1 |
255.255.255.0 |
00D0.BC5A.1701 |
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路由器（右）接口 |
FastEthernet 0/3 |
172.16.1.1 |
255.255.0.0 |
00D0.BC5A.1702 |
（2）實驗之前，先查看arp緩存，如果不爲空，請先清空arp緩存。按表4-2測試各主機或接口的連通性（從工具欄中選擇“Add Simple PDU”工具，並完成相關內容，然後依次點擊“源主機”、“目的主機”，表示“源主機 ping 目的主機”（也可以打開PC 機的命令行界面，輸入 “ping 目標ip地址”））。注：主機ARP表的操作方式。點擊“PC”進入主機“Desktop”頁面，如圖4-2所示，然後 點擊“Command Prompt” 進入主機的命令行（CMD）界面如圖4-3所示。在主機CMD界面可以輸 入“arp -a”查看arp緩存，“arp -d”清空arp緩存。
表4-2 ARP緩存表
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源主機<-->目的主機 <-->:源主機和目的主機 之間的通信 -->:源主機向目的主機發送數據 <--：目的主機向原主機響 應（返回）數據 |
發送主機初始ARP表 |
接收主機初始ARP表 |
（接收端）收到發送ARP請求後ARP 表的變化情況 |
（發送端）收到 ARP響應後ARP 表的變化情況 |
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PC0<-->PC1
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PC0-->PC1
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無ARP緩存表 |
無ARP緩存表 |
出現了ARP緩存表 |
出現了ARP緩存表 |
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PC0<--PC1
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無ARP緩存表 |
無ARP緩存表 |
出現了ARP緩存表 |
出現了ARP緩存表 |
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PC0<-->PC2
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PC0-->PC2
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無ARP緩存表 |
無ARP緩存表 |
無ARP緩存表 |
無ARP緩存表 |
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PC0<--PC2
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無ARP緩存表 |
無ARP緩存表 |
無ARP緩存表 |
無ARP緩存表 |
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（3）先查看arp緩存，如果不爲空，請先清空arp緩存。點擊 切換到模擬器/simulation模式下，按表4-3測試各主機或接口的連通性（從工具欄中選擇“Add Simple PDU”工具），並完成相關內容，然後依次點擊“源主機”、“目的主機”，表示“源主機 ping 目的主機”（也可以打開PC機的命令行界面，輸入 “ping 目標ip地址”））。在事件列表過濾器(Event List Filter)中，僅僅選擇ARP、ICMP 報文。點擊“Capture / Play”按鈕，觀察ARP Request 報文處理過程。
表4-3 ARP報文相關字段內容
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源主機<-->目的主機 <-->:源主機和目的主機 之間的通信 -->:源主機向目的主機發送數據 <--：目的主機向原主機響 應（返回）數據 |
ARP類型及 以太網幀 源MAC目的 |
以太網幀目的MAC地址 |
TARGET IP |
TARGET MAC |
誰響應 ARP請 求？“--” 處不填 |
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PC0<-->PC1
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PC0-->PC1
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普通ARP |
00E0.8F39.6248 |
192.168.1.111 |
0050.0F25.7DB8 |
-- |
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PC0<--PC1
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普通ARP |
0050.0F25.7DB8 |
192.168.1.11 |
00E0.8F39.6248 |
PC0 |
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PC0<-->PC2
|
PC0-->PC2
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代理ARP |
00E0.8F39.6248 |
192.168.1.111 |
0000.0CD6.9AE3 |
-- |
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|
PC0<--PC2
|
代理ARP |
0000.0CD6.9AE3 |
172.16.1.11 |
00E0.8F39.6248 |
PC0 |
思考題1：當PC0 的ARP 表中沒有PC1 的IP/MAC 表項時，PC0 ping PC1 時將首先發送什麼報文， 如果PC0 的ARP 表中有PC1 的IP/MAC 表項，情況又會怎麼樣？
思考題2：交換機對ARP 請求報文如何處理？
（1）PC0 ping PC1，實際上就是PC0 給PC1 發送ICMP 請求報文。在PC0 發送ICMP Request
的時候，PC0 將檢查自己的ARP 表項中有沒有PC1 的IP 對應的MAC 地址，如果有，那麼PC0 將
直接封裝以太網幀，如果沒有，那麼PC0 將無法封裝以太網幀，首先需要通過發送ARP 報文，
希望PC1 告訴PC0：“PC1 的MAC 地址是多少”。
（2）ARP 請求報文是一個廣播報文，根據交換原理，交換機將對廣播報文進行泛洪處理；
（3）交換機在沒有進行Vlan 劃分的情況下，交換機的所有端口處於一個廣播域中，在實
驗拓撲圖中PC0、PC1、PC2、PC3、路由器router0 的Fast Ethernet 0/0 在一個廣播域中，所
以PC1、PC2、PC3、路由器router0 的Fast Ethernet 0/0 都能收到PC0 發送的ARP Request 報
文。
（4）一個設備收到廣播報文之後，根據以太網幀頭中類型字段“0806”，去掉幀頭將Load
部分提交給ARP 協議棧模塊處理。ARP Request 報文中包含了目的IP 地址，請求目的IP 地址
的主機答覆MAC 地址。所以如果主機收到ARP 報文中目的IP 地址是自己，那麼它將負責答覆
ARP 請求者“關於他的MAC 地址是”，這個答覆就是ARP Reply 報文。
（5）一個ARP Request 報文不會是請求自身的MAC 地址。因爲在一個設備CPU 協議棧中，
總存在自身的CPU 協議棧IP、MAC 地址，請求的總是同一網段其他設備的MAC。
思考題3：PDU(協議數據單元)在網絡中傳輸過程中，MAC 將發生怎樣的改變？
根據交換原理，PDU 在跨網段傳輸時，PDU 從一個網段發送到下一個地址時，源MAC 地址
是發送者自身的MAC 地址，目的地址是下一跳地址的MAC 地址。PC0 給PC4 發送ICMP報文時，
PC0 在172.16.10.0/24 網段，PC4 在172.16.11/24 網段。PC0 給PC4 發送ICMP 報文時，幀
頭的MAC 地址變化過程如下：
a:PC0 首先將ICMP Request 報文發送給router0 的Fast Ethernet0/0，源MAC 是PC0 自
己的MAC 地址0090.21C8.BA23，目的MAC 是router0 的Fast Ethernet0/0 接口MAC 地
址0006.2a7e.391d；
b:路由器將PC0 的ICMP Request 報文發送給PC4 的時候，源MAC 地址是router0 的
FastEthernet0/1 的接口MAC 地址00E0.8F68.5653，目的MAC 是PC4 的MAC 地址
0001.4251.AA42；
c:PC4 答覆PC0 的ICMP Reply 報文，在傳輸過程中MAC 變化反之亦然。
疑難小結
（1）剛開始看ARP緩存表的時候有點沒看明白，後來看了實驗指導書才明白。
（2）ARP報文格式需要好好理解。
（3）ARP報文結構一開始沒有看懂，然後查閱了資料纔看懂。
實驗詳細操作步驟或程序清單
（1）建立如圖 4-1 所示實驗拓撲結構，按照表 4-1 中 IP 地址和子網掩碼信息給每一臺 PC 配置 IP 地 址以及掩碼（可以自己設置其它的 IP 地址），MAC 地址請根據自己建立的網絡拓撲圖中每臺 PC 實際的 MAC 地址如實填寫（注意：MAC 地址每個人的都不一樣）。
（2）實驗之前，先查看arp緩存，如果不爲空，請先清空arp緩存。按表4-2測試各主機或接口的連通性（從工具欄中選擇“Add Simple PDU”工具，並完成相關內容，然後依次點擊“源主機”、“目的主機”，表示“源主機 ping 目的主機”（也可以打開PC 機的命令行界面，輸入 “ping 目標ip地址”））。注：主機ARP表的操作方式。點擊“PC”進入主機“Desktop”頁面，如圖4-2所示，然後 點擊“Command Prompt” 進入主機的命令行（CMD）界面如圖4-3所示。在主機CMD界面可以輸 入“arp -a”查看arp緩存，“arp -d”清空arp緩存。
（3）先查看arp緩存，如果不爲空，請先清空arp緩存。點擊 切換到模擬器/simulation模式下，按表4-3測試各主機或接口的連通性（從工具欄中選擇“Add Simple PDU”工具），並完成相關內容，然後依次點擊“源主機”、“目的主機”，表示“源主機 ping 目的主機”（也可以打開PC機的命令行界面，輸入 “ping 目標ip地址”））。在事件列表過濾器(Event List Filter)中，僅僅選擇ARP、ICMP 報文。點擊“Capture / Play”按鈕，觀察ARP Request 報文處理過程。