這篇隨筆將作為本科學習課程-TCP/IP協議分析教程與實驗的簡單記錄。
准備工具：
1.Cisco Packet Tracer
2.Wireshark
3.GNS3
資料：
Wireshark基本用法和過濾規則：https://blog.csdn.net/hzhsan/article/details/43453251
netstat命令詳解：https://www.cnblogs.com/xieshengsen/p/6618993.html
查看自己電腦的MTU：https://zhidao.baidu.com/question/553727686968963692.html
Cisco路由器配置命令大全：https://www.jianshu.com/p/73f84fed10e9
♦使用wireshark在自己的計算機上捕獲瀏覽網頁產生的數據包。怎樣才能只查看訪問指定網站（如：www.xinhuanet.com）的數據包？
1.捕獲瀏覽網頁產生的數據包
(1) 打開wireshark
(2) 選擇網絡接口（我用的無線網，所以選擇wlan）
(3) 打開瀏覽器訪問網頁后產生數據包
2.只查看訪問指定網站的數據包
(1) 以www.xinhuanet.com為例，在過濾器中輸入ip.addr eq 202.200.79.43（注：202.200.79.43為該網站的ip地址，且提前用ping命令獲得其ip）
(2) 確認過濾后只顯示www.xinhuanet.com的數據包
♦如果讀者的主機系統有netstat命令，如何用它來確定系統上的接口與其MTU?
根據主機系統的不同有不同的命令查看。在Linux上使用netstat命令，在命令終端中輸入netstat -i可以查看接口的MTU值。
在Windows上使用netsh命令，在命令終端中輸入netsh interface ip show interface可以查看接口的MTU值
♦ARP請求與應答
1.實驗說明
分別在模擬和真實環境中分析ARP協議的報文格式，理解ARP協議的解析過程。
2.實驗環境
Windows操作系統及網絡環境（主機有以太網卡並連接局域網），安裝有Packet Tracer6.0和Wireshark
3.實驗步驟
(1) 在Packet Tracer中觀察ARP協議。
步驟1 啟動Packet Tracer，建立如下圖的拓撲結構。
步驟2 按上圖配置網絡接口地址，PC0上沒有設置默認網關地址，PC1的默認網關設置為172.16.20.99。注意，上圖中的MAC地址是Packet Tracer自動生成的，實驗時以軟件實際取值為准。
步驟3 在路由器Router0上查看ARP表，執行以下命令。
Router # show arp
查看各個表項內容，注意其中是否有172.16.20.100的表項。
步驟4 切換到模擬方式，然后在路由器Route0執行以下命令。
Router# ping 172.16.20.100
觀察設備收發數據。可以看到，因為沒有在自己的ARP 表中查找到與IP地址172.16.20.100對應的表項，不能構造出鏈路層幀，路由器Router0丟棄了第一個ICMP報文。隨即發出了ARP請求，PC1在收到ARP請求后作出ARP應答，Router0收到應答后更新自己的ARP表。在下一個ICMP報文發出時，路由器就能順利的構造出鏈路層幀了。這就解釋了為什么路由器在第一次執行ping命令時，表示連通的符號第一個總是不通，表示連通的驚嘆號總是4個。
再次在Router0上查看ARP表，可以看到新增的172.16.20.100。
步驟5 仔細分析PDU信息，學習掌握ARP協議的PDU構成，注意觀察ARP幀的鏈路層地址、操作碼、報文內容，比較ARP請求和應答鏈路層幀和PDU內容的差異。
步驟6 對路由器ARP處理的過程進行分析。對沒有ARP表項的通信，路由器會先丟棄報文。
需要說明的是，ARP協議是在局域網內工作的，本實驗利用路由器連接兩個網絡，在地址掩碼上左不同的設置，以說明默認網關的作用。
(2) 用Wireshark觀察ARP協議的工作過程
步驟1 在Windows主機上運行Wireshark,選擇本地網卡，啟動抓包。為了觀察方便，在顯示過濾器欄中輸入arp，以便只查看ARP數據包。
步驟2 在主機運行程序訪問同一網絡中的節點，只要該節點為第一次訪問，則主機都會發出ARP請求。例如，在本地Windows主機（IP地址為192.168.1.102），運行cmd命令，打開命令行窗口，輸入以下命令。
C:\>ping 192.168.1.53
則立刻可以在Wireshark中捕獲到ARP幀。分析幀結構和各個域的信息。
我的電腦連的wifi,分配的地址為192.168.2.145，具體信息如下圖：
在命令行控制台輸入ping 192.168.2.53后，Wireshark捕獲的ARP幀如下圖：
步驟3 一般真實的主機設有默認網關，和默認網關之間會有ARP數據交換。持續捕獲一段時間的數據，一般能觀察到主機和默認網關之間的ARP請求和應答。另外，也可以通過修改主機的IP地址或重啟網卡（禁用后再啟用）的方法，來觀察ARP數據。
捕獲到的主機與默認網關之間的ARP請求和應答如下圖：
4.實驗報告
記錄自己的實驗過程和實驗結果，分析ARP協議的請求和應答報文格式，理解ARP協議的解析過程。
(1) 實驗過程和實驗結果已經包含在上述的實驗步驟和實驗截圖當中。
(2) ARP報文格式：
以太網源地址： 就是發送端地址。
幀類型： 如果是ARP報文，值為0x0806
硬件類型： 表明ARP協議實現在那種類型的網絡上，它的值為1，即表示以太網地址
協議類型：表示解析協議（上層協議），這里一般是0800，即IP
硬件地址長度：也就是MAC地址長度，即6個字節
協議地址長度：也就是IP地址長度，即4個字節
操作類型：表示ARP協議數據報類型。1表示請求報文，2表示應答報文
發送端以太網地址：也就是源MAC地址
發送端IP地址：也就是源IP地址
目的端以太網地址：目標端MAC地址（如果是請求報文，是全0）
目地端IP地址：也就是目地端的IP地址
(3) ARP協議的解析過程
ARP借助ARP請求包和響應包來確定MAC地址。
例如：處在同一鏈路上的主機A 向B發送一個IP請求包，且互不知MAC地址：主機為了獲取主機B的MAC地址，起初通過廣播發送一個ARP請求包，此包包含 想要獲取MAC地址主機的IP地址，因此ARP的請求包中會被同一鏈路上的所有主機或路由解析，如果ARP請求包中的目標IP與自己的IP地址相同，那么此節點就將自己MAC地址塞入ARP響應包，返回給主機A。
♦ARP代理
1.實驗說明
在模擬實驗環境中，觀察分析ARP代理對象，理解ARP代理的作用和工作過程。
2.實驗環境
Windows操作系統及網絡環境（主機有以太網卡並連接局域網），安裝有Packet Tracer6.0
3.實驗步驟
步驟1 啟動PT，打開實驗4-2的拓撲，西喲啊注意的是，PC0的地址172.16.10.100/16的子網掩碼為16位，與其他各個地址的24位不同，另外，PC0上未設置默認網關地址。
步驟2 在PC0上打開命令行窗口，查看ARP表，執行以下命令。
PC>arp -a
該命令確認本地ARP緩存為空。
步驟3 切換到模擬方式，然后在PC0上執行以下命令，觀察設備收發數據的過程。
PC>ping 172.16.10.99
PC>ping 172.16.20.100
步驟4 在PC0上執行命令“arp -a”，查看ARP表，觀察各個表項的特點，出現多個IP地址被映射到一個MAC地址，就是代理ARP的標志。
步驟5 在拓撲圖的路由器Router0右側（172.16.20.0/24網段）連接交換機，以添加更多的主機，注意要和PC1在同一網段。然后在PC0上對新增主機進行ping連通，連通后查看PC0上ARP表的變化。
步驟6 進一步在拓撲圖中增加路由器，連接更多的網絡，在Packet Tracer中以模擬方式從PC0上對其他網絡中主機命令ping，進行連通測試，仔細觀察連通過程的ARP解析過程。連通后，在查看PC0上ARP表的變化。
4.實驗報告
記錄自己的實驗過程和實驗結果，理解ARP代理的實現過程，掌握ARP代理的工作特點。
實驗過程和實驗結果的步驟和截圖已經展示在上面
5.思考
路由器不轉發廣播幀，而是接替地址請求者對其他網絡的節點發送ARP請求，分析跨網絡通信時的ARP解析過程，進一步理解“Hop by Hop”的概念。
首先172.168.10.100/16主機向外發送目的主機為172.168.20.100/24的ARP請求報文；然后網關收到172.168.10.100/1的ARP請求報文，由於網關開啟了ARP代理的功能，因此網關代替172.168.20.100/24向172.168.10.100/16發送ARP響應數據報；之后網關向172.168.20.0/24網段發送172.168.10.100/16的ARP請求報文；最后172.168.20.100/24收到后，發送ARP響應報文。