CCNA 学习记录（三）通过仿真理解ARP协议

拓扑图

配置

路由器R2:
GigabitEthernet 0/0/0 IP Address: 192.168.1.1 Subnet Mask: 255.255.255.0
Serial 0/1/0 IP Address: 192.168.1.2 Subnet Mask: 255.255.255.0

PC0:
IP Address: 192.168.1.2 Subnet Mask: 255.255.255.0

PC1:
IP Address: 192.168.1.3 Subnet Mask: 255.255.255.0

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终端设备IP配置方法

例如，点击PC0 -> Desktop -> IP Configuration，填写IP Address，子网掩码自动设置，Default Gateway默认网关我们写上路由器的IP地址192.168.1.1，后面会用到

仿真测试

把软件右下角的 RealTime 模式点击切换为 Simulation 仿真模式，点击上边的Edit Filters按钮，打开过滤器选择，把除了 ARP 和 ICMP 的其他都取消勾选，目的是为了让我们更方便能看到ARP协议的过程。然后打开PC0页面，PC0 -> Desktop -> Command prompt，打开命令行，跟Windows Dos一模一样的界面，然后尝试输入ping 192.168.1.1，发现右边的Even List中出现两个待发送的包，分别是ICMP包和ARP包

然后点击右边类似播放器快进的"下一步"按钮，会发现ARP包发送到交换机，再点击一次，包则被交换机分发到子网下所有设备，继续向前，路由器接到包后发送一个返回包，应答自己就是192.168.1.1设备，而PC1则将包丢弃，因为它的IP地址不是PC0要请求的地址。最后PC1再将ICMP包发往路由器。


在我们将剩余包全部通过后，再次重新执行这个过程，会发现PC1不再像之前一样发送ARP包，而是直接将ICMP包发送到路由器，这是因为：ARP地址解析协议中。在对本地网络上的IP地址（例如192.168.1.1）执行ping操作时，会将IP地址192.168.1.1转换为MAC地址。因为计算机间的通信底层中实际是通过物理地址进行通信。另外，系统会保留一个ARP缓存表，在其中存储有IP地址与MAC地址相关联的信息。尝试将数据包发送到IP地址时，系统将首先查阅此表以查看其是否已经知道MAC地址。如果缓存了一个值，则不使用ARP。


所以，在一次ping时，PC1在ARP表中找不到IP地址，于是使用ARP协议向网络发送广播数据包，询问 "谁是192.168.1.1"。而且我们在第一次仿真时，点击拓扑图中出现的ARP包，再点击Outbound PDU Details，则可以看到待发ARP包的数据信息，发现其中的DEST ADDR是FFFF.FFFF.FFFF，这是因为，广播数据包必须发送到一个特殊的MAC地址，而该地址会使网络上的所有计算机都可以接收它，这个地址正是FFFF.FFFF.FFFF，而IP地址符合要求的任何计算机都将使用ARP数据包进行应答，应答的数据包中包含 “我是192.168.1.1” 信息和自己的能用于接收数据包的MAC地址信息，同时自己也将请求方的Ip地址和mac地址存入ARP缓存表


拓扑图中待发数据包

ARP包头部数据

查看和删除ARP缓存表

在完成第一次ping命令后，在PC1命令行中，输入arp -a，可查看到路由器的ip地址对应的mac地址已经缓存到表中了，然后输入arp -d，这条命令会删除所有缓存，再重新查找，发现缓存表已经为空，这时候重新ping，会发现PC1又将重新发送广播ARP数据包。