实验2 ARP协议解码详解实验.pdf

【实验原理】 ARP协议简介 　　ARP，全称Address Resolution Protocol，中文名为地址解析协议，它工作在数据链路层，在本层和硬件接口联系，同时对上层提供服务。 　　IP数据包常通过以太网发送，以太网设备并不识别32位IP地址，它们是以48位以太网地址传输以太网数据包。因此，必须把IP目的地址转换成以太网目的地址。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。ARP协议用于将网络中的IP地址解析为的硬件地址（MAC地址），以保证通信的顺利进行。 ARP和RARP报头结构 **实验2 ARP协议解码详解** **一、ARP协议简介** ARP，即Address Resolution Protocol，中文称为地址解析协议。它工作在网络层的下一层——数据链路层，负责在这一层与硬件接口交互，同时也向上层协议提供服务。在IP网络通信中，IP数据包通常通过以太网进行传输。然而，以太网设备不识别32位的IP地址，它们使用48位的以太网地址来传输数据包。因此，必须将IP地址转换为以太网地址才能进行通信。在以太网环境中，主机之间直接通信时，需要知道目标主机的MAC（介质访问控制）地址。这就需要用到ARP协议。ARP的主要功能是将网络中的IP地址解析为对应的硬件地址（即MAC地址），确保数据包能够正确地送达目的地。 **二、ARP报头结构** - **硬件类型**：表明发送方希望获取的硬件接口类型，以太网的值为1。 - **协议类型**：指示发送方使用的高层协议类型，对于IP来说，该值为0800（16进制）。 - **硬件地址长度**和**协议地址长度**：分别表示硬件地址和高层协议地址的长度，使得ARP报文可以在不同硬件和协议的网络中通用。 - **操作类型**：定义报文的类型，其中1表示ARP请求，2表示ARP响应，3表示RARP请求，4表示RARP响应。 - **发送方硬件地址**：包含源主机的完整MAC地址。 - **发送方IP地址**：显示源主机的IP地址。 - **目的硬件地址**：目标主机的前两个字节的MAC地址。 - **目的硬件地址（剩余部分）**：目标主机的其余MAC地址字节。 - **目的IP地址**：目标主机的IP地址。 **三、ARP的工作原理** 1. 主机在启动时会在ARP缓存中建立IP地址与MAC地址的映射表。 2. 当源主机需要发送数据给目标主机时，首先查看ARP缓存，如果找到目标IP的MAC地址，直接发送数据包；否则，发送ARP请求广播包，询问目标主机的MAC地址。 3. 网络中的其他主机接收到ARP请求后，对比目的IP，如果匹配则回应ARP响应，提供自己的MAC地址给源主机；如果不匹配则忽略请求。 4. 源主机收到ARP响应后，更新ARP缓存并开始数据传输。若未收到响应，说明ARP查询失败。 **四、RARP的工作原理** 1. 发送主机发送RARP广播，声明自己的MAC地址并请求RARP服务器分配IP地址。 2. RARP服务器收到请求后，检查RARP列表，查找对应MAC地址的IP。 3. 若找到匹配项，RARP服务器返回响应，提供IP地址给源主机。 4. 若未找到匹配项，RARP服务器不会回应。 5. 源主机收到响应后，使用获取的IP地址进行通信。无响应则表示初始化失败。 **五、解码详解** 在理解了ARP和RARP协议的报头结构及其工作原理后，可以使用网络分析工具如科来网络分析系统对ARP包进行解码。解码内容包括硬件类型、协议类型、硬件地址长度、协议地址长度、操作类型、源物理地址、源IP地址、目标物理地址和目标IP地址等信息，这些信息提供了关于数据包传输的关键细节。 **六、实验步骤** 实验步骤可能包括以下内容： 1. 设置网络环境，确保主机可以正常通信。 2. 使用网络分析软件捕获网络流量，重点关注ARP请求和响应报文。 3. 分析捕获的ARP报文，检查报头字段，验证上述理论知识。 4. 观察ARP缓存动态，验证ARP解析过程。 5. 对RARP过程进行类似的观察和分析，理解其如何为无IP地址的主机分配IP地址。 6. 总结实验结果，撰写实验报告，分析遇到的问题及解决方案。 通过这个实验，可以深入理解ARP和RARP协议的作用和工作流程，以及它们在实际网络通信中的关键角色。