IP数据报与ARP报文的组成.docVIP

计算机与通信工程学院实验报告 课程名称 计算机网络实验 专业班级 通信1102 姓 名 学 号 时 间： 2013.12.7 地 点：计通学院304机房 实验名称：实验二 IP数据报与ARP报文的组成 实验前任务 实验目的： 1、理解IP层的作用以及IP地址的分类方法； 2、理解子网的划分和子网掩码的作用； 3、掌握IP数据包的组成和网络层的基本功能。 4、理解MAC地址和IP地址在网络传输中的作用及区别 5、掌握ARP协议的作用和格式； 6、理解IP地址与MAC地址的对应关系； 7、了解ARP命令。 8、理解ARP在网络中的作用； 9、理解同一网段和不同网段ARP响应包的区别。 实验设备（环境）： Windows2000 或XP 网络协议分析器 协议仿真编辑器等 实验原理： 1、IP（Internet Protocol）协议和IP地址的分类 IP协议用于管理客户端和服务器端之间的报文传送，是互联网最重要的网际协议。IP地址v4版本的IP地址32位，由类别、网络地址和主机地址共3个部分组成IP地址分成5类：A类，B类，C类，D类和E类。其中A、B和C类是用户使用的，D类用于多广播，E类保留。 图1 IP地址分类示意图 2、各类IP地址的范围 A类：0.0.0.0 到 127.255.255.255 B类：128.0.0.0 到 191.255.255.255. C类：192.0.0.0 到 223.255.255.255 3、特殊的IP地址 ①网络地址：主机地址部分为全0”的IP地址 主机地址为全1”的IP地址不分配给任何主机，用作广播地址有限广播地址32位全1”的IP地址(255.255.255.255)称为有限广播地址IP地址： 10.0.0.0 — 10.255.255.255； 172.16.0.0 — 172.31.255.255； 192.168.0.0 — 192.168.255.255 4、子网划分 子网是将网络地址中的主机标识分离出若干位作为子网地址位。掩码是一个32位的二进制数。网络地址部分为1，主机地址部分为0。子网的设计是为了便于网络的管理、提高系统性能。给定IP地址和子网掩码以后，主机就可以确定IP数据报的目的是：①本子网上的主机；②本网络中其他子网中的主机；③其他网络上的主机。根据IP地址可以知道它是A类、B类或C类地址，同时也知道网络号和子网号之间的分界线。根据子网掩码可以知道子网号与主机号之间的分界线。 5、IP数据报格式 图2 IP分组格式 IP数据包常通过以太网传输，在以太网中是以48位的物理地址传输数据包而不是32位的IP地址。因此当我们知道IP地址不知道MAC地址时，就要用到ARP协议。ARP协议的功能是将网络层的IP地址转换为数据链路层的MAC地址。ARP协议的请求包是以广播方式发送的，网段中的所有主机都会接收到这个包。如果一个主机的IP地址和ARP请求中的目的IP地址相同，该主机会对这个请求数据包作出ARP应答，将其MAC地址发送给请求端。 6、ARP请求或应答的分组格式 图3 ARP协议的分组格式 字段说明： 硬件类型：表示硬件类型，例如：1表示以太网。 协议类型：表示要映射的协议类型，例如 0x0800表示IP地址。 硬件长度：指明硬件地址长度，单位是字节，MAC是48位，6个字节。 协议长度：高层协议地址的长度，对于IP地址，长度是4个字节。 操作字段：共有二种操作类型，1表示ARP请求，2表示ARP应答。 发送方MAC：6个字节的发送方MAC地址。 发送方IP： 4个字节的发送方IP地址。 目的MAC：6个字节的目的MAC地址。 目的IP： 4个字节的目的IP地址。 7、ARP缓存和ARP命令 为减少广播通信量和提高ARP解析速度，每个主机都有ARP高速缓存，用于存放解析过的MAC和IP的映射关系。ARP缓存表是可以通过命令查询的。在命令提示符下，输入“arp -a”可以查看ARP缓存表中的内容，“arp -d”清除ARP缓存。 8、ARP工作过程 假设网络中的计算机A要和计算机B交换数据，首先计算机A要得到计算机B的IP地址和MAC地址的映射关系，工作过程如下： ①计算机A检查自己的高速缓存中的ARP表，判断ARP表中是否存有计算机B的IP地址与MAC地址的映射关系。如果找到，则完成ARP地址解析；如果没有找到，则转至②。 ②计算机A广播含有自身IP地址与MAC地址映射关系的请求信息包，请求解析计算机B的IP的地址与MAC地址映射关系。 ③包括计算机B在内的所有计算机接收到计算机A的请求信息，然后将计算机A的IP地址与MAC地址的映射关系存入各自的ARP表中。 ④计算机B发送ARP响应信息，通知自己的