一、实验名称：
ARP协议分析实验
二、实验目的：
分析ARP协议的格式，理解ARP协议的解析过程。
三、实验环境：
实验室局域网中任意两台主机PC1，PC2。
四、实验步骤及结果：
步骤1：查看实验室PC1和PC2的IP地址并记录
PC1 :10.64.53.51
PC2 :10.64.53.52
步骤2：在PC1和PC2两台计算机上执行如下命令，清除ARP缓存。 ARP-d
### ARP协议分析实验知识点
#### 实验背景与目标
ARP（Address Resolution Protocol）协议是一种用于解析IP地址到物理地址（MAC地址）的网络层协议。本实验旨在通过具体的操作实践来帮助学生深入理解ARP的工作原理及其在网络通信中的作用。通过本次实验，学生能够掌握ARP协议的基本格式，并了解ARP协议是如何在实际网络环境中进行解析的。
#### 实验环境配置
- **实验设备**：实验室内的两台主机PC1和PC2。
- **IP地址分配**：
- PC1: 10.64.53.51
- PC2: 10.64.53.52
#### 实验步骤详解
1. **清除ARP缓存**：在两台主机上执行`ARP -d`命令以清空原有的ARP缓存。这一步骤是为了确保接下来的实验是在干净的环境下进行的。
2. **查看ARP缓存**：执行`ARP -a`命令以检查缓存中的ARP地址映射表。此时缓存应该是空的，因为刚刚进行了清除操作。
3. **捕获数据包**：使用Wireshark工具捕获网络中的数据包。通过设置过滤器（默认设置即可），可以专注于捕获与实验相关的数据包。
4. **执行Ping命令**：在PC1上向PC2发送数据包。这一操作会触发ARP请求和响应过程，从而让两台主机学习到对方的MAC地址。
5. **保存捕获的数据包**：将捕获的数据包保存为`arp1-学号-姓名`。
6. **再次查看ARP缓存**：再次执行`ARP -a`命令，观察ARP缓存的变化。此时，缓存中应该包含了两个新的条目，分别对应PC1和PC2之间的映射关系。
7. **重复捕获过程**：重复步骤4至5，但这一次保存的数据包文件名为`arp2-学号-姓名`。
8. **分析数据包**：打开`arp1-学号-姓名`文件，分析其中包含的ARP数据包。根据实验结果，可以发现有12个ARP数据包，其中ARP协议类型的代码值为`0x0800`，即表示IP协议。
9. **对比分析**：对比`arp1-学号-姓名`和`arp2-学号-姓名`两个文件，可以发现第二次捕获的数据包中没有ARP报文。这是因为首次执行Ping命令后，两台主机已经互相学习到了对方的MAC地址并将其保存在ARP缓存中，因此无需再次广播请求。
10. **ARP报文结构分析**：通过分析`arp1-学号-姓名`中的ARP报文，可以了解到ARP请求报文和应答报文的具体字段和信息。例如，硬件类型为Ethernet，协议类型为IP，操作字段为Request或Reply等。
#### 关键知识点总结
- **ARP缓存机制**：ARP缓存是动态更新的，当主机需要发送数据包给另一个已知IP地址的主机时，如果该主机的MAC地址尚未存储在ARP缓存中，则会发送ARP请求广播以获取MAC地址。一旦获得MAC地址，就会将其添加到ARP缓存中，以便后续的通信可以直接使用，而无需再次广播请求。
- **ARP请求与应答**：ARP请求通常是以广播形式发送的，而ARP应答则是直接发送给请求方。请求报文中包含了发送者的MAC地址和IP地址以及目标IP地址；而应答报文中则包含了发送者（即目标主机）的MAC地址和IP地址。
- **ARP数据包结构**：ARP数据包主要包括硬件类型、协议类型、硬件地址长度、协议地址长度、操作码以及源站和目的站的物理地址与IP地址等字段。
通过本实验，不仅可以加深对ARP协议的理解，还能提高解决实际网络问题的能力。
