注 1： 正文区的目录结构。一级标题用阿拉伯数字大写，二级以下(含)用点分式阿拉伯数字。

注 2：实验介绍及回答部分，均可图文并用；如用图，建议居中显示，并附上图标题(编好图号)

一、实验目的

1.理解以太网 MAC 地址

2.学习并分析以太网 MAC 帧格式的结构、含义

3.了解 ARP 地址解析协议

二、实验环境

1．Wireshark 网络分析软件

2．实验文件“计算机网络实验.cap”

三、实验要求

1、 理解网络协议的层次结构

2、 正确掌握Wireshark的使用方法

四、实验内容

4.1．以太网 MAC 帧的解析

图 1 第 26 个分组 MAC 帧格式的结构和含义

图中的 Frame 26 为例，可以发现该MAC 帧是一个广播帧 broadcast，目标 address 是ff:ff:ff:ff:ff:ff，源地址是 00 25 11 4e 02 34 ，帧类型是地址解析协议 ARP（0806），ff:ff:ff:ff:ff:ff是广播地址。

第 27 个分组数据字段的长度小于 46  字节，在数据字段的后面加入整数字节的填充字段 Trailer，以保证以太网的 MAC 帧长不小于 64 字节（含 FCS）。（注意：最下栏左面的序号为 16 进制，如 0010 是 16 十进制）。填充内容一般常见是连续的 0。

4.2 ARP 地址解析协议数据

第 26 个分组的协议框内，分别显示了该分组的各层协议：接口层以太网协议(eth)、arp地址解析协议。该 MAC 帧目标 address 是 ff:ff:ff:ff:ff:ff 是一个广播帧，源地址是 00 25 11 4e2 34 ，帧类型是地址解析协议 ARP（0806），本机查询网关的物理地址。

五、实验问题

1.以太网 V2 MAC 帧格式是怎样的？什么是物理地址？

解答:

物理地址: MAC地址也叫物理地址、硬件地址，由网络设备制造商生产时烧录在网卡(Network lnterface Card)的EPROM(一种闪存芯片，通常可以通过程序擦写)。IP地址与MAC地址在计算机里都是以二进制表示的，IP地址是32位的，而MAC地址则是48位的。

2.根据“计算机网络实验.cap”回答以下问题：

（1）分析第 1 个分组的 MAC 帧目标物理地址、源物理地址、封装数据的协议类型，是否有填充字段？

解答:

图2: 第 1个分组 MAC 帧格式的结构和含义

图中的 Frame 26 为例，可以发现该 MAC 帧是一个广播帧 broadcast，目标 address 是 ff:ff:ff:ff:ff:ff，源地址是 00 25 11 4e 02 34 ，帧类型是地址解析协议 IPV4（0800），ff:ff:ff:ff:ff:ff 是广播地址，无填充字段

（2）分析第 29 个分组的 MAC 帧目标物理地址、源物理地址、封装数据的协议类型，是否有填充字段？

解答:

图3: 第 29个分组 MAC 帧格式的结构和含义

图3 为例，可以发现该 MAC 帧目标 address 是 00:04:96:10:64:30，源地址是 00:25:11:4e:02:34 ，帧类型是地址解析协议 IPV4（0800），无填充字段

 （3）分析第 21 个分组的 MAC 帧目标物理地址、源物理地址、封装数据的协议类型，是否有填充字段？

解答:

图4: 第 21个分组 MAC 帧格式的结构和含义

图3 为例，可以发现该 MAC 帧目标 address 是 ff:ff:ff:ff:ff:ff(bostcast)，源地址是 Source: Giga-Byt_7f:89:04 (00:16:e6:7f:89:04) ，帧类型是地址解析协议 ARP（0806），有填充字段，Padding: 000000000000000000000000000000000000

（4）分析第 197 个分组的 MAC 帧目标物理、源物理地址、封装数据的协议类型，是否 有填充字段？

解答:

图5: 第 197个分组 MAC 帧格式的结构和含义

图3 为例，可以发现该 MAC 帧目标 address 是 00:04:96:10:64:30，源地址是 Source: Elitegro_4e:02:34 (00:25:11:4e:02:34) ，帧类型是地址解析协议 IPV4（0800），无填充字段

3. “计算机网络实验.cap”中的ARP数据报有几个？简单解释它们的作用和来源。

图6: ARP数据包数量,内容

作用和来源: Source: Elitegro_4e:02:34 (00:25:11:4e:02:34) 广播一个ARP请求,告诉219.222.178.170.14该地址219.222.170.154的mac地址是多少;

4.“计算机网络实验.cap”第26个分组是如何被相应的？结合这个实例，给出 ARP 的原理？

解答:

图5: 第 26个分组 MAC 帧格式的结构和含义

ARP请求包括Target IP address: 219.222.170.254的IP地址，MAC地址，Sender IP address: 219.222.170.14的IP地址; 网络中所有的主机都会收到该ARP请求，只有对应的IP地址主机(219.222.170.254)会先响应该ARP请求。然后返回一个单播ARP响应数据包，告诉所要的MAC地址是(00:04:96:10:64:30)。

ARP工作原理:

首先，每台主机都会在自己的ARP缓冲区中建立一个 ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的对应关系。当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时，会首先检查自己 ARP列表中是否存在该 IP地址对应的MAC地址，如果有，就直接将数据包发送到这个MAC地址；如果没有，就向本地网段发起一个ARP请求的广播包，查询此目的主机对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。网络中所有的主机收到这个ARP请求后，会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此数据包；如果相同，该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已经存在该IP的信息，则将其覆盖，然后给源主机发送一个 ARP响应数据包，告诉对方自己是它需要查找的MAC地址；源主机收到这个ARP响应数据包后，将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。