IP数据报与ARP报文的组成

ARP协议详解ARP报文结构ARP协议详解与ARP报文结构ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）是一个重要的网络协议，用于将IP地址与MAC地址相互映射。

在局域网中，每个主机都有一个唯一的IP地址和MAC地址，而ARP协议则负责通过目标IP地址获取对应的MAC地址，从而实现数据包的正确传输。

一、ARP工作流程ARP的工作流程可以简单概括为以下几个步骤：1. 发送ARP请求：源主机A在发送数据包时，会先检查目标主机B的IP地址是否与自己在同一局域网中，如果不是，则需要获取目标主机的MAC地址。

A会根据目标主机的IP地址构建一个ARP请求包（ARP Request），该包中包含源主机A的IP地址、MAC地址以及目标主机的IP地址。

然后，A会将ARP请求包广播发送到局域网中的所有主机。

2. 接收ARP请求：局域网中的其他主机收到ARP请求包后会进行筛选，只有与ARP请求包中的目标IP地址相同的主机会继续处理。

3. 发送ARP响应：局域网中的目标主机B收到ARP请求包后会将自己的MAC地址信息封装在一个ARP响应包（ARP Reply）中，并发送给源主机A。

该ARP响应包中包含目标主机B的IP地址、MAC地址以及源主机A的IP地址。

4. 更新ARP缓存表：源主机A收到ARP响应包后会将目标主机B的IP地址与其对应的MAC地址映射关系添加到本地的ARP缓存表中，以备将来使用。

5. 数据传输：当主机A获取到目标主机B的MAC地址后，就可以将待发送的数据包封装在以太网帧中，通过局域网将数据包传输给目标主机B。

二、ARP报文结构ARP报文结构包括以下字段：1. 硬件类型（Hardware Type）：占2字节，表示硬件接口类型，例如以太网。

2. 协议类型（Protocol Type）：占2字节，表示网络协议类型，例如IPv4或IPv6。

3. 硬件地址长度（Hardware Address Length）：占1字节，表示源和目标MAC地址的长度，通常为6（以太网中的MAC地址长度）。

前言：ARP协议的作用：1. 什么是ARP?ARP (Address Resolution Protocol) 是个地址解析协议。

最直白的说法是：在IP以太网中，当一个上层协议要发包时，有了该节点的IP地址，ARP就能提供该节点的MAC地址。

2为什么要有ARP？OSI 模式把网络工作分为七层，彼此不直接打交道，只通过接口(layre interface). IP地址在第三层, MAC地址在第二层。

协议在发生数据包时，首先要封装第三层（IP地址）和第二层（MAC地址）的报头, 但协议只知道目的节点的IP地址，不知道其物理地址，又不能跨第二、三层，所以得用ARP的服务。

详细说明：Ø在网络通讯时，源主机的应用程序知道目的主机的IP地址和端口号，却不知道目的主机的硬件地址，而数据包首先是被网卡接收到再去处理上层协议的，如果接收到的数据包的硬件地址与本机不符，则直接丢弃。

因此在通讯前必须获得目的主机的硬件地址。

ARP协议就起到这个作用Ø当一台主机把以太网数据帧发送到位于同一局域网上的另一台主机时，是根据48位的以太网地址来确定目的接口的，设备驱动程序从不检查IP数据报中的目的IP地址。

ARP（地址解析）模块的功能为这两种不同的地址形式提供映射：32位的IP地址和48位的以太网地址一.ARP报文各字段含义：ARP报文字段总共有28个字节1.硬件类型：占2个字节，表明ARP实现在何种类型的网络上。

Ø值为1：表示以太网。

2.协议类型：占2个字节表示要映射的协议地址类型。

ØIP:08003.硬件地址长度：占1个字节，表示MAC地址长度，其值为6个字节。

4.协议地址长度：占1个字节，表示IP地址长度，此处值4个字节5.操作类型：占2个字节，表示ARP数据包类型。

Ø值为1表示ARP请求。

Ø值2表示ARP应答。

6.源MAC地址：占6个字节，表示发送端MAC地址7.源IP地址:占4个字节，表示发送端IP地址8.目的以太网地址：占6个字节，表示目标设备的MAC物理地址9.目的IP地址：占4个字节，表示目标设备的IP地址.注意：在ARP操作中，有效数据的长度为28个字节，不足以太网的最小长度46字节长度，需要填充字节，填充字节最小长度为18个字节二.ARP请求分组或应答分组以太网首部总共有14字节数据，arp请求报文总共有28字节。

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2 学时该实验采用网络结构二物理地址是节点的地址，由它所在的局域网或者广域网定义。

物理地址包含在数据链路层的帧中。

物理地址是最低一级的地址。

物理地址的长度和格式是可变的，取决于具体的网络。

以太网使用写在网络接口卡(NIC)上的 6 字节的标识作为物理地址。

物理地址可以是单播地址 (一个接收者) 、多播地址 (一组接收者) 或者广播地址 (由网络中的所有主机接收) 。

有些网络不支持多播或者广播地址，当需要把帧发送给一组主机或者所有主机时，多播地址或者广播地址就需要用单播地址来摹拟。

在互联网的环境中仅使用物理地址是不合适的，因为不同网络可以使用不同的地址格式。

因此，需要一种通用的编址系统，用来惟一地标识每一台主机，而不管底层使用什么样的物理网络。

逻辑地址就是为此目的而设计的。

目前 Internet 上的逻辑地址是 32 位地址，通常称为 IP 地址，可以用来标识连接在 Internet 上的每一台主机。

在 Internet 上没有两个主机具有同样的 IP 地址。

逻辑地址可以是单播地址、多播地址和广播地址。

其中广播地址有一些局限性。

在实验三中将详细介绍这三种类型的地址。

Internet 是由各种各样的物理网络通过使用诸如路由器之类的设备连接在一起组成的。

主机发送一个数据包到另一台主机时可能要经过多种不同的物理网络。

主机和路由器都是在网络层通过逻辑地址来识别的，这个地址是在全世界范围内是惟一的。

然而，数据包是通过物理网络传递的。

在物理网络中，主机和路由器通过其物理地址来识别的，其范围限于本地网络中。

物理地址和逻辑地址是两种不同的标识符。

这就意味着将一个数据包传递到一个主机或者路由器需要进行两级寻址：逻辑地址和物理地址。

需要能将一个逻辑地址映射到相应的物理地址。

一、判断题1. 虽然P2P文件共享没有集中的、第三方的服务器参与文件传输，但是P2P文件传输使用的是客户/服务器模式。

（√）2. 音频的时延抖动可通过在发送方为每个块规定一个序号或时间戳，在接收方延迟播放音频块来消除。

（√）3. 假定路由器A到路由器B的传输速率为R bit/s，需要传输的分组长度为L比特，则该链路的传播时延为L/R。

(X)4. 虽然UDP协议不能像TCP协议那样能够提供时延保证，但是几乎所有的实时通信都使用UDP协议。

(X)5. CDMA的一个主要优点是不必进行频率分配，并且不按时间划分频谱。

（√）6. 所有以太网交换机端口即支持10BASE-T标准，又支持100BASE-T标准。

（F ）7. 实时运输协议RTP为实时应用提供端到端的运输，但不提供任何服务质量的保障。

（T ）8. 如果存储视频直接从Web服务器流向媒体播放器，那么这个应用使用TCP作为底层的传输协议。

（T ）9. 所用使用RTP的应用必须使用端口87。

（ F ）10. TCP和UDP分别拥有自己的端口号，二者互不干扰，可以共存于同一台主机。

（T）11 根据连续ARQ协议的原理，当传输信道质量很差因而误码率较大时，连续ARQ协议不一定优于停止等待协议。

（T）12. IP传输时，路由表中的每一条路由最主要的信息是：目的网络地址和下一跳地址。

（T ）13.实时流式协议RTSP本身并不传输数据，而仅仅是使媒体播放器能够控制多媒体流的传送。

（T）14. 无线个人区域网就是在个人工作地方把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来，整个网络的范围大约在100m左右。

（F）15. 通过找出到各个网络的最短距离来更新路由表的算法称为距离向量算法。

（T）16. Telnet、SNMP、FTP和HTTP都是在TCP之上构建的应用层协议。

（X）17. 802.11站在传输一个数据帧之前都要首先发送一个RTS帧并且收到一个对应的CTS帧。

计算机网络实验报告( 2014--2015年度第二学期)实验名称：计算机网络实验_____ 院系：控制与计算机工程学院____ 班级：软件1201班____ 学生姓名：主机F 学号：成绩：指导教师：设计周数：1周_2012年6月实验 1 数据链路层：以太网帧的构成一、实验目的：1.掌握以太网的报文格式2.掌握MAC地址的作用3.掌握MAC广播地址的作用4.掌握LLC帧报文格式5.掌握仿真编辑器和协议分析器的使用方法二、实验环境配置：该实验采用网络结构一说明：IP地址分配规则为主机使用原有IP，保证所有主机在同一网段内。

三、实验原理一. 两种不同的MAC帧格式常用的以太网MAC帧格式有两种标准：一种是DIX Ethernet V2标准，另一种是IEEE的802.3标准。

目前MAC帧最常用的是以太网V2的格式。

下图画出了这两种不同的MAC帧格式。

二. MAC层的硬件地址1.在局域网中，硬件地址又称物理地址或MAC地址，它是数据帧在MAC层传输的一个非常重要的标识符。

2.网卡从网络上收到一个 MAC 帧后，首先检查其MAC 地址，如果是发往本站的帧就收下；否则就将此帧丢弃。

这里“发往本站的帧”包括以下三种帧：●单播(unicast)帧（一对一），即一个站点发送给另一个站点的帧。

●广播(broadcast)帧（一对全体），即发送给所有站点的帧(全1地址)。

●多播(multicast)帧（一对多），即发送给一部分站点的帧。

四、实验方法与步骤:按照拓扑结构图连接网络，使用拓扑验证检查连接的正确性。

本实验使用开机后默认IP实现，无需更改。

练习一：编辑并发送LLC帧本练习将主机A和B作为一组，主机C和D作为一组，主机E和F作为一组。

现仅以主机A和B为例，说明实验步骤。

1.主机A启动仿真编辑器，并编写一个LLC帧(选择MAC帧，协议类型和数据长度填写001F)。

目的MAC地址：主机B的MAC地址。

源MAC地址：主机A的MAC地址。

一、概述OSI（Open System Interconnection）开放系统互连的七层协议体系结构：概念清楚，理论比较完整，但既复杂又不用。

TCP／IP四层体系结构：简单，易于使用。

五层原理体系结构：综合OSI 和TCP／IP 的优点，为了学术学习。

二、详述网络协议设计者不应当设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整的细节，而应把通信问题划分成多个小问题，然后为每一个小问题设计一个单独的协议。

这样做使得每个协议的设计、分析、时限和测试比较容易。

协议划分的一个主要原则是确保目标系统有效且效率高。

为了提高效率，每个协议只应该注意没有被其他协议处理过的那部分通信问题；为了主协议的实现更加有效，协议之间应该能够共享特定的数据结构；同时这些协议的组合应该能处理所有可能的硬件错误以及其它异常情况。

为了保证这些协议工作的协同性，应当将协议设计和开发成完整的、协作的协议系列（即协议族），而不是孤立地开发每个协议。

在网络历史的早期，国际标准化组织（ISO）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）共同出版了开放系统互联的七层参考模型。

一台计算机操作系统中的网络过程包括从应用请求（在协议栈的顶部）到网络介质（底部），OSI参考模型把功能分成七个分立的层次。

图1表示了OSI分层模型。

图1OSI七层参考模型OSI模型的七层分别进行以下的操作：第一层物理层第一层负责最后将信息编码成电流脉冲或其它信号用于网上传输。

它由计算机和网络介质之间的实际界面组成，可定义电气信号、符号、线的状态和时钟要求、数据编码和数据传输用的连接器。

如最常用的RS-232规范、10BASE-T的曼彻斯特编码以及RJ-45就属于第一层。

所有比物理层高的层都通过事先定义好的接口而与它通话。

如以太网的附属单元接口（AUI），一个DB-15连接器可被用来连接层一和层二。

第二层数据链路层数据链路层通过物理网络链路提供可靠的数据传输。

不同的数据链路层定义了不同的网络和协议特征，其中包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。

第1篇一、实验目的1. 理解网络解析协议的基本概念和工作原理。

2. 掌握DNS、ARP等网络解析协议的报文格式和报文分析。

3. 学会使用抓包工具分析网络解析协议的报文传输过程。

4. 提高网络故障排查能力。

二、实验环境1. 硬件设备：PC机、网线、路由器。

2. 软件环境：Wireshark抓包软件、网络解析协议实验平台。

三、实验内容1. DNS协议分析（1）实验目的：了解DNS协议的工作原理，掌握DNS报文格式。

（2）实验步骤：① 在实验平台上配置好DNS服务器和客户端。

② 使用nslookup命令进行域名解析，并观察DNS服务器返回的结果。

③ 使用Wireshark抓包工具，捕获DNS查询和响应报文。

④ 分析DNS查询和响应报文的格式，包括报文类型、报文长度、域名、IP地址等信息。

2. ARP协议分析（1）实验目的：了解ARP协议的工作原理，掌握ARP报文格式。

（2）实验步骤：① 在实验平台上配置好主机A和主机B。

② 在主机A上使用ping命令ping主机B的IP地址，观察ARP请求和响应报文。

③ 使用Wireshark抓包工具，捕获ARP请求和响应报文。

④分析ARP请求和响应报文的格式，包括硬件类型、协议类型、硬件地址、协议地址等信息。

3. IP协议分析（1）实验目的：了解IP协议的工作原理，掌握IP数据报格式。

（2）实验步骤：① 在实验平台上配置好主机A和主机B。

② 在主机A上使用ping命令ping主机B的IP地址，观察IP数据报传输过程。

③ 使用Wireshark抓包工具，捕获IP数据报。

④ 分析IP数据报的格式，包括版本、头部长度、服务类型、总长度、生存时间、头部校验和、源IP地址、目的IP地址等信息。

四、实验结果与分析1. DNS协议分析结果：通过实验，我们了解到DNS协议在域名解析过程中的作用，以及DNS查询和响应报文的格式。

DNS协议通过查询和响应报文，实现域名到IP地址的转换，从而实现网络设备之间的通信。

实验 1 ARP 协议分析实验一、实验目的理解IP 地址与MAC 地址的对应关系；理解ARP 协议报文格式；理解ARP 协议的工作原理与通信过程。

二、实验内容请求报文与应答报文格式；同一子网内两台机器间的ARP 协议的工作过程；不同子网上的两台机器间的ARP 协议工作过程。

三、实验原理、方法和手段（1）ARP 请求报文与应答报文格式响应；RARP —4请求；3-- RARP 响应；ARP —2请求；ARP —1操作类型：四、实验条件（1）报文捕获工具Wireshark 协议分析软件；（2）应用协议环境每个学生的PC 机（安装Windows xp 或者Windows 2000 操作系统）处于同一个LAN，主机 A 为本人机器，主机 B 为你邻座同学机器，另外有一个服务器（学校的WEB 服务器，地址：210.44.144.144）处于另外一个网络。

五、实验步骤（1）同一子网内两台机器间的ARP 协议的工作过程主机A（IP 地址为 A.A.A.A）与主机B（IP 地址为 B.B.B.B）属于同一个子网；在主机A上的DOS 命令提示符下运行arp –d命令，清空主机A的ARP高速缓存；在主机A上的DOS 命令提示符下运行arp –a命令，检查主机A的ARP高速缓存区，此时ARP 缓存区应为空；在主机 A 上启动Wireshark 抓包工具准备捕获 A 与 B 之间的数据通信报文，然后在主机 A 上的DOS 命令提示符下运行：Ping B.B.B.B ，并做如下工作：1、在捕获的报文中找出主机A 和主机B 之间通讯的ARP 询问请求报文和应答报文；第一行是询问报文，第二行是相应的应答报文。

2、分析ARP 请求及应答报文的各字段，包括源、目的以太网地址、源、目的IP 地址、数据报文类型。

：段字各文报答应．答：destination是目标地址，即ARP应答报文的目标地址是（27:88:18:05:b6），source是源地址，即ARP应答报文的源地址（27:88:17:f6:bb）。