计算机网络实验-路由器IP地址配置及直连网络和ARP协议分析

一、实验目的

(1)理解IP地址。

(2)掌握路由器端口IP地址的配置方法。

(3)理解路由器的直连网络。

(4)理解ARP协议的作用。

(5)理解ARP协议的工作方式。

二、实验仪器

1、装有Cisco Packet Tracer的Windows10计算机

三、实验原理(30%)

1. IP地址是网络层中使用的地址，不管网络层下面是什么网络,或是什么类型的接口，在网络层看来，它只是一个可以用IP地址代表的接口地址而已。网络层依靠IP地址和路由协议将数据报送到目的IP主机。既然是一个地址，那么一个IP地址就只能代表-一个接口，否则会造成地址的二义性:接口则不同，一个接口可以配多个IP地址，这并不会造成地址的二义性。
2. 路由器是互联网的核心设备，它在IP网络间转发数据报，这使得路由器的每个接口都连接一个或多个网络，而两个接口却不可以代表一个网络。路由器的-一个配置了IP地址的接口所在的网络就是路由器的直连网络。对于直连网络，路由器并不需要额外对其配置路由，当其接口被激活后，路由器会自动将直连网络加入到路由表中。
3. 互联网常解释为“网络的网络”，其思想是把所有的网络都统一到一个网络中来，用.一种统一的地址(IP地址)，在路由协议的作用下实现互联。但这里有一个重要问题， 互联网是基于IP网络去路由的，而被互联网连接起来的其他网络，如以太网，它们内部是使用自己的MAC地址去寻址的,当到达一个以太网的网段时，就需要知道目的IP地址对应的MAC地址，这样，才能最终将数据包送到目的地。实际上，这样的过程一直存在。

4.ARP协议用来解决局域网内一个广播域中的IP地址和MAC地址的映射问题。其中，ARP请求是广播分组，该广播域内的主机都可以收到，ARP 响应是单播分组，由响应主机直接发给请求主机

四、实验内容与步骤(30%)

1、打开软件Cisco Packet Tracer

2、生成2台交换机，生成4台PC，1个路由器，布置拓扑

3、将每台PC用配置线和交换机连接，再将交换机与路由器进行连接。

4、配置PC的IP地址（此处以PC0为例）

1. 配置路由器的IP地址

1. 不激活查看路由器端口，查看路由表
2. 激活路由器端口，再次查看路由器
3. 查看路由器端口信息
4. 验证主机连通性
5. 观察ARP协议在两个网络中的工作方式及分组格式
6. 结束

五、实验结果和分析(40%)

1. 查看不激活状态下的路由表
2. 激活端口

1. 查看激活后的路由表

1. 查看端口信息

1. 验证连通性

从主机端使用ping命令来测试网络连通性如图：

6.由pc0 ping pc3观察ARP分组的走向及结构

拓扑图为：

ARP结构为：

7.PC0生成ARP请求分组，该分组将通过交换机被广播到PC1和路由器。PC1会将其丢弃，路由器会收下该请求分组，并做出响应

路由器响应如图：

8.此时路由器收下请求分组，并生成ARP的响应分组，将其以单播的形式发送给PC0，PC0收到该响应分组后，就得到了网关(192.168.1.254) 的MAC地址。接着主机封装网关的MAC地址，并将分组发送给网关。

路由器会查询路由表,分组将从g0/1端口被转发出去,这样，在g0/1端口处封装MAC帧时,就需要目的IP地址192.168.2.2的MAC地址。

由于是第一次， 其缓存中并没有保存该IP对应的MAC地址，所以，需要发出ARP请求分组来获得需要的MAC地址。观察该请求分组的广播域。

分组将从f0/1端口被转发出去：

发送到目的地址：

9.路由器的PC3处封装的ARP分组为：

分组1：

分组2：

成绩评定

1. 根据实验情况和实验报告质量做出写实性评价

2、评分

综合评分

_______________（百分制）

折合成等级

□优秀   □良好   □中等   □差

指导教师签名

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时间

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