2024年4月24日发(作者：)

计算机网络实验报告

一、 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

4. 掌握ARP请求和应答的实现方法

5. 掌握ARP缓存表的维护过程

二、 实验步骤：

一，完成网络环境的配置，并进行拓扑验证。

预期问题：拓扑验证出现错误。必须严格按照附录中的拓扑图进行网络环境的

配置，如有错误不能向下进行实验。因为在错误的网络配置环境下做的实验结

果也是无意义的。

二，完成采集网络传输数据前的准备工作。

网关的设定；开通静态路由；主机 A ping 主机 E

成功；清空 ARP 高速缓存；设置协议分析器的过

滤条件；

预期问题：网关设定错误，没有在主机 B 开启静态路由都会造成主机 A Ping 主

机 E 不成功。

三，开始实验，启动协议分析器，开始捕获数据。

预期问题：必须先开启数据捕获，再执行主机 A ping 主机 E 操作，否则获

取不到数据。

四，查看采集到的 ARP 报文，对实验结果进行截图、记录。

五，关闭实验平台，将实验系统恢复原状，完成实验。

配置完毕，进行拓扑验证：

拓扑验证完毕，各角色的地址如下表所示：

角色 IP

A 172.16.1.41

B 左：172.16.1.42右：172.16.0.42

C 172.16.1.43

D 172.16.1.44

E 172.16.0.45

F 172.16.0.46

2.实验结果及现象：

图示为A角色捕获到的ARP-request

图示说明： 方向：172.16.1.42（主机 A）→子网内的所有主机

内容：ARP‐request

协议解析树： Ethernet 802.3

目的 MAC 地址= FFFFFF‐FFFFFF ： 向子网内所有主机发送

源 MAC 地址=6C626D‐707DCE： 主机 A 的 MAC 地址

协议类型或数据长度=0806（ARP 协议）：ARP 协议 ARP（地址解析议）

硬件类型=1

协议类型=0800

硬件地址长度=6

协议地址长度=4

操作码=1（请求）

发送端硬件地址=6C626D‐707DCE （主机A

发送端逻辑地址=172.16.1.41 （主机 A）

目的端硬件地址=000000‐000000 （未知，请求的硬件地址）

目的端逻辑地址=172.16.1.42 （主机 B 左网卡）

过程描述： 主机 A→子网内的所有主机，发送 ARP‐request，请求 IP 地址

是 172.16.1.42 （主机B的左网卡）

主机 Aping 主机 E，由于 A 发现 E 与其不是在同一子网，所以主机 A 把发送

的数据转发到网关：主机 B 左网卡。这时需要通过 ARP 协议知道网关的 MAC 地

址，于是发送请求网关 MAC 地址的 ARP 请求。

图示为A主机捕获到的ARP-response数据

数据显示同ARP-request数据。

在 B 运行 arp‐a，显示 arp 缓存表内容：

Interface:172.16.1.42（左网卡） 172.16.1.41 6C626D‐707DCE（主机 A 的 MAC

地址）

Interface:172.16.0.42（右网卡） 172.16.0.42 6C626D‐6DF73D（主机B的MAC

地址）

右网卡多了主机 E 的 arp 缓存记录，如果捕获 B 的网络连接 2 的网卡数据，

就会看到此条数据。

四、思考问题的解答

1. 哪些主机收到了 ARP 请求包，哪台主机给出了 ARP 响应包？

答: 在子网一内，主机 B 的左网卡，主机 C，主机 D 收到了主机 A 的 ARP 请

求包；主机 B 的左网卡给出了 ARP 响应包。

在子网二内，主机 E，主机 F 收到了主机 B 右网卡的 ARP 请求包；主机 E

给出了 ARP 响应包。

2. 比较 ARP 协议在同网段内解析和跨网段的解析有何异同点？

答：在同网段内，由于同网的主机都能收到 ARP 请求，并且符合 ARP 请求中

目的 IP 地址字段的条件的主机就在同网内，所以这台主机直接将自己的

MAC 地址应答给发送 ARP 请求的主机。

在不同的网段，跨网段的解析中，ARP 请求是从一个网络中的主机发往另一

个网络的主机，那么连接这两个网络的路由器就可以回答该请求。过程为：

在子网一内，发送 ARP 请求的主机将目的逻辑地址设置为路由器的逻辑地

址，路由器将自己的 MAC 地址应答给发送请求的主机。接着，路由器在子

网二内发送 ARP 请求，目的 IP 地址为 ping 的目的主机的 IP 地址。此 IP

地址的主机收到 ARP 请求后，将应答返回给路由器。这样，通过连接两个

子网的路由器，进行 ARP 的回答和请求。路由器在 ARP 缓存表中有了两台

主机的 ARP 缓存信息后，起到了 IP 数据报的转发作用。

3. ARP 数据包的长度是固定的吗？试加以解释。

答：不固定。

第一， 硬件地址长度根据不用的网络类型，是可变的。例如，以太网的

物理地址长度是6 字节。

第二， 第二，协议地址长度根据不同的协议类型，长度是可变的。例如，

IPv4 协议的地址长度是 4 个字节。

4. 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？

答：ARP 缓存表采用老化机制，在一段时间内，如 10‐20 分钟，如果表中

的某一项没有使用，就会被删除，这样可以大大减少 ARP 缓存表的长度，

加快查询速度。这个时间如果设置的太大，会出现缓存表中信息过多，降

低查询速度的可能。也会出现如教材中提到的，外界的硬件环境发生变化，

而 ARP 缓存表没有及时更新，造成 ARP 缓存中的信息失效的可能。 这

个时间设置得过短的情况：因为两台主机首次通信后，很有可能还会持续

的通信数次，这个过程会持续一段时间。所以这个时间设置得过短，会增

加 ARP 通信的次数，增加网络中的通信量。

5. 至少举出两种不需要发送 ARP 请求数据包的情况。

答：1，主机之间刚刚进行完通信，在缓存表中还保存着对方主机的地址信

息，这时只需要查询 ARP 缓存表，不需要发送 ARP请求。

2，广播发送的时候不需要发送 ARP 请求。

3，在不同子网间，两台主机通过路由器进行 IP 数据包的传输。在路

由器中，保存了该两台主机 ARP 缓存信息之后，两台主机只需要把

数据发送给路由器即可。在这之前，一台主机不用发送对子网外主机

的 ARP 请求，它也不需要知道子网外主机的 MAC 地址。

五、 实验中遇到的问题和解决方法，待解决的问题

遇到问题：A未能ping通E

解决方案：Internet属性更改后未点确定造成的