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# <center>华东师范大学软件学院实验报告</center>
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| **实验课程：** 计算机网络 | **年级:** 2024 | **实验成绩：** |
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| **实验名称：** ARP | **姓名：** | **实验日期：** 2024.12.13 |
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| **实验编号：** 4 | **学号：** | **实验时间：** 2学时 |
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## 一、实验目的
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了解 ARP 的工作原理。
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## 二、使用内容与实验步骤
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1. 捕获
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1. 使用`ifconfig`指令查找电脑的以太网地址。
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2. 使用`route`指令查看默认网关 ip 地址。
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3. 启动 Wireshark ，将过滤器设置为`arp`，开始捕获。
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4. 使用`arp -a`指令查看 ARP 缓存，并使用`sudo arp -d 网关ip地址`从缓存中清除默认网关。
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5. 使用浏览器浏览网页一段时间。
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6. 在捕获到 arp 流量后停止捕获。
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2. 检查捕获
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1. 将页面内的过滤器设置为`eth.addr == 电脑以太网地址`。
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2. 查看捕获到的内容
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3. ARP 请求与应答
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绘制计算机与默认网关之间发送 ARP 请求与回复数据包的图解。
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4. 以太网上的 ARP 详细信息
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回答以下问题
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1. 什么操作码用于请求，什么操作码用于回复。
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2. 请求的 ARP 报头有多大？回复的 ARP 报头有多大？
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3. 对于未知目标 MAC 地址的请求中携带什么值？
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4. 什么以太网类型值表明 ARP 是更高级协议？
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5. ARP 回复是否为广播？
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## 三、实验环境
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- 实验仪器：ThinkPad X230i
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- 操作系统：Arch GNU/Linux x86\_64
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- 以太网控制器：Intel Corporation 82575LM Gigabit Network Connection
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- 网络控制器：Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8188CE 820.11b/g/n WiFi Adapter
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- 网络连接：校园网ECNU-1X
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## 四、实验过程与分析
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1. 捕获
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1. 执行`ifconfig`指令，得到的输出如下：
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```
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enp0s25: flags=4099<UP,BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500
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ether 3c:97:0e:27:a3:96 txqueuelen 1000 (Ethernet)
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RX packets 0 bytes 0 (0.0 B)
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RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
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TX packets 0 bytes 0 (0.0 B)
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TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
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device interrupt 20 memory 0xf2500000-f2520000
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lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING> mtu 65536
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inet 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0
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inet6 ::1 prefixlen 128 scopeid 0x10<host>
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loop txqueuelen 1000 (Local Loopback)
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RX packets 1511 bytes 158325 (154.6 KiB)
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RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
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TX packets 1511 bytes 158325 (154.6 KiB)
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TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
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wlan0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
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inet 172.31.215.159 netmask 255.255.0.0 broadcast 172.31.255.255
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inet6 fe80::eb67:d196:62b:626a prefixlen 64 scopeid 0x20<link>
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ether e0:06:e6:c4:be:04 txqueuelen 1000 (Ethernet)
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RX packets 4206 bytes 2310892 (2.2 MiB)
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RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
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TX packets 4771 bytes 2531632 (2.4 MiB)
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TX errors 0 dropped 76 overruns 0 carrier 0 collisions 0
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```
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在 `wlan0` 下的 `ether` 一行可以得知计算机以太网地址为 `e0:06:e6:c4:be:04` 。
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2. 执行 `route` 指令，得到的输出如下：
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```
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Kernel IP routing table
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Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
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default _gateway 0.0.0.0 UG 600 0 0 wlan0
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172.31.0.0 0.0.0.0 255.255.0.0 U 600 0 0 wlan0
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```
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可以得知默认网关的 ip 地址为 `172.31.0.0` 。
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3. 启动捕获。
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4. 执行 `arp -a` 指令，得到输出 `_gateway (172.31.0.1) at 54:c6:ff:7b:38:02 [ether] on wlan0` 。随后执行 `sudo arp -d 172.31.0.1` 指令清除缓存，该指令没有输出，若重复执行，则会得到 `No ARP entry for 172.31.0.1` 输出。
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5. 在观察到已经捕获 7 个 ARP 流量包后停止捕获，其界面如图：<br>
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2. 检查捕获<br>
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*因为捕获到的包数量较少，故不设置过滤器。*<br>
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请求包：<br>
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回复包：<br>
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3. ARP 请求与回复
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其图例如下
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```mermaid
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flowchart LR
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computer[计算机<br>MAC e0:06:e6:c4:be:04<br>IP 172.31.215.159]
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gateway[网关<br>MAC 54:c6:ff:7b:38:02<br>IP 172.31.0.1]
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computer--request<br>Who has 172.31.0.1? Tell 172.31.215.159-->gateway
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gateway--reply<br>172.31.0.1 is at <font color="red"><b>54:c6:ff:7b:38:02</b></font>-->computer
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```
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4. 以太网上的 ARP 详细信息
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1. 请求的操作码为 `0x0001` ，回复的操作码为 `0x0002` 。
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2. 请求与回复的的 ARP 报头均为 28 bytes，对于报文，请求的报文为 42 bytes，回复的报文为60 bytes。
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3. 目标 MAC 地址为 `00:00:00_00:00:00` 。
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4. 以太网报头中的 `type` 字段为 `0x0806` 。
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5. ARP 回复为单播而非广播。
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