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sniffer帮助理解子网掩码、网关与ARP协议的作用 子网掩码(Subnet Mask)　　子网掩码的主要功能是告知网络设备，一个特定的IP地址的哪一部分是包含网络地址与子网地址，哪一部分是主机地址。网络的路由设备只要识别出目的地址的网络号与子网号即可作出路由寻址决策，IP地址的主机部分不参与路由器的路由寻址操作，只用于在网段中唯一标识一个网络设备的接口。本来，如果网络系统中只使用A、B、C这三种主类地址，而不对这三种主类地址作子网划分或者进行主类地址的汇总，则网络设备根据IP地址的第一个字节的数值范围即可判断它属于A、B、C中的哪一个主类网，进而可确定该IP地址的网络部分和主机部分，不需要子网掩码的辅助。　　但为了使系统在对A、B、C这三种主类网进行了子网的划分，或者采用无类别的域间选路技术(Classless Inter-Domain Routing，CIDR)对网段进行汇总的情况下，也能对IP地址的网络及子网部分与主机部分作正确的区分，就必须依赖于子网掩码的帮助。　　子网掩码使用与IP相同的编址格式，子网掩码为1的部分对应于IP地址的网络与子网部分，子网掩码为0的部分对应于IP地址的主机部分。将子网掩码和IP地址作“与”操作后，IP地址的主机部分将被丢弃，剩余的是网络地址和子网地址。例如，一个IP分组的目的IP地址为：，若子网掩码为：，与之作“与”运算得：，则网络设备认为该IP地址的网络号与子网号为：。网关(Gateway)　　在Internet中的网关一般是指用于连接两个或者两个以上网段的网络设备，通常使用路由器(Router)作为网关。在TCP/IP网络体系中，网关的基本作用是根据目的IP地址的网络号与子网号，选择最佳的出口对IP分组进行转发，实现跨网段的数据通信。在Semester 1中只需要对网关的基本作用有所了解，在Semester 2中还将对路由器的工作机理和配置过程作详细的论述。ARP协议(Address Resolution Protocol)　　在以太网(Ethernet)中，一个网络设备要和另一个网络设备进行直接通信，除了知道目标设备的网络层逻辑地址(如IP地址)外，还要知道目标设备的第二层物理地址(MAC地址)。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。操作2：接着在B上ping A，在B上显示结果为：Request timed out 此时用arp -a命令可以在两台PC上分别看到对方的MAC地址。　　分析2：B将目标设备的IP地址()和自己的子网掩码()相“与”，发现目标主机与自己均位于同一网段()，因此，B通过ARP协议获得A的MAC地址，并可以正确地向A发送Echo Request报文。但由于A不能向B正确地发回Echo Reply报文(原因见分析1)，故B上显示ping的结果为“请求超时”。在该实验操作中，通过观察A与B的ARP表的变化，可以验证：在一次ARP的请求与响应过程中，通信双方就可以获知对方的MAC地址与IP地址的对应关系，并保存在各自的ARP表中。步骤3：　　在前面实验的基础上，把A的缺省网关设为：，网关的子网掩码为：。在A与B上分别用ping命令与对方通信，各自的显示结果为：A: Reply from : bytes=32 time10ms TTL=128B: Reply from : bytes=32 time10ms TTL=127在A与B上分别用tracert命令追踪数据的传输路径，结果分别为：A: tracert Tracing route to over a maximum of 30 hops:1 10 ms 10 ms 10 ms 2 10 ms 10 ms 10 ms Trace complete.B: tracert Tracing route to over a maximum of 30 hops:1 10 ms 10 ms 10 ms Trace complete.　　分析：如步骤2中的分析，由于A认为B与其不在同一个网段，故从A发向B的报文需要经过网关转发；而B认为A与其在同一个网段，故B不需要经过网关直接向A发送报文，从而可以观察到A与B双向通信时传输路径的不对称性。由于ping命令结果显示的是从目标主机返回的Echo Reply报文的TTL的值，而B收到从A返回的Echo Reply报文经过了网关的转发，所以在B中显示该IP报文的TTL值降为了127(从A发出的IP分组的TTL的初始值为128，每经过一个网关，TTL值减1)。步骤4：　　用arp -d命令清除A中的ARP表，在A上ping一台外网段的