實驗二理解子網掩碼、網關和ARP協議的作用?一、實驗目的1.深入理解子網掩碼的概念和作用。2.掌握網關在網絡通信中的功能。3.透徹理解ARP協議的工作原理及過程。

二、實驗環境本次實驗基于Windows操作系統，使用命令提示符（CMD）進行操作。

三、子網掩碼的理解與操作

（一）子網掩碼的概念子網掩碼是一個32位的二進制數，它用于區分IP地址中的網絡部分和主機部分。通過子網掩碼，網絡設備可以確定目標IP地址是否與自己在同一子網內，從而決定如何轉發數據包。

（二）子網掩碼的表示方法子網掩碼通常用點分十進制表示，例如：255.255.255.0。其中，255在二進制中表示為11111111，0表示為00000000。

（三）子網掩碼的計算1.默認子網掩碼A類IP地址的默認子網掩碼是255.0.0.0，它表示前8位是網絡位，后24位是主機位。B類IP地址的默認子網掩碼是255.255.0.0，前16位是網絡位，后16位是主機位。C類IP地址的默認子網掩碼是255.255.255.0，前24位是網絡位，后8位是主機位。2.自定義子網掩碼假設有一個C類網絡192.168.1.0，現在要劃分4個子網。由于2^2=4，所以需要借用2位主機位來劃分子網。原C類網絡的子網掩碼是255.255.255.0（/24），借用2位后子網掩碼變為255.255.255.192（/26）。子網劃分如下：子網1：網絡地址192.168.1.0，可用主機范圍192.168.1.1192.168.1.62，廣播地址192.168.1.63。子網2：網絡地址192.168.1.64，可用主機范圍192.168.1.65192.168.1.126，廣播地址192.168.1.127。子網3：網絡地址192.168.1.128，可用主機范圍192.168.1.129192.168.1.190，廣播地址192.168.1.191。子網4：網絡地址192.168.1.192，可用主機范圍192.168.1.193192.168.1.254，廣播地址192.168.1.255。

（四）在Windows系統中查看子網掩碼1.打開命令提示符（CMD）。2.輸入命令"ipconfig"，按下回車鍵。可以看到每個網絡連接的IP地址、子網掩碼、默認網關等信息。例如：Ethernetadapter本地連接:ConnectionspecificDNSSuffix.:IPv4Address...........:192.168.1.100SubnetMask...........:255.255.255.0DefaultGateway.........:192.168.1.1

四、網關的理解與操作

（一）網關的概念網關是一個網絡連接到另一個網絡的"關口"。它是不同網絡之間通信的橋梁，負責轉發數據包，使不同子網的設備能夠相互通信。

（二）網關的作用1.當一個設備要與其他子網的設備通信時，它會將數據包發送到默認網關。2.網關會根據目標IP地址的網絡部分，將數據包轉發到相應的網絡。

（三）在Windows系統中設置網關1.打開網絡連接屬性。以Windows10為例，右鍵點擊"網絡"圖標，選擇"屬性"，然后點擊"更改適配器選項"。右鍵點擊要設置網關的網絡連接，選擇"屬性"。2.選擇"Internet協議版本4(TCP/IPv4)"，點擊"屬性"按鈕。3.在彈出的對話框中，選擇"使用下面的默認網關"，輸入網關的IP地址，點擊"確定"保存設置。

（四）網關故障排查1.檢查網絡連接確保設備與網關之間的物理連接正常，如網線是否插好。2.檢查網關配置在命令提示符中輸入"ping網關IP地址"，如果能ping通，說明網關設備存在但可能配置有問題或網絡存在其他故障。如果ping不通，可能是網關設備故障、網絡線路故障或防火墻阻止了ping請求。

五、ARP協議的理解與操作

（一）ARP協議的概念ARP（AddressResolutionProtocol）即地址解析協議，用于將IP地址解析為MAC地址。在以太網中，設備之間通過MAC地址進行通信，而IP地址是網絡層的標識，所以需要ARP協議來建立兩者之間的映射關系。

（二）ARP協議的工作原理1.當主機A要向主機B發送數據包時，它首先會檢查自己的ARP緩存表中是否有主機B的IP地址對應的MAC地址。2.如果ARP緩存表中沒有該映射，主機A會發送一個ARP請求廣播包，該廣播包包含主機A的IP地址和MAC地址以及主機B的IP地址。3.網絡中的所有設備都會收到這個ARP請求廣播包，但只有目標主機B會響應一個ARP應答包，其中包含主機B的IP地址和MAC地址。4.主機A收到ARP應答包后，會將主機B的IP地址和MAC地址映射關系添加到自己的ARP緩存表中，以便后續通信時直接使用。

（三）在Windows系統中查看ARP緩存表1.打開命令提示符（CMD）。2.輸入命令"arpa"，按下回車鍵。可以看到ARP緩存表中的內容，例如：Interface:192.168.1.1000x2InternetAddressPhysicalAddressType192.168.1.100155d897f20dynamic192.168.1.255ffffffffffffstatic

（四）ARP緩存表的更新與清除1.更新ARP緩存表當網絡中的設備IP地址或MAC地址發生變化時，ARP緩存表中的映射關系可能會過時。可以使用命令"arpd"清除ARP緩存表，然后再次進行通信，系統會重新獲取最新的ARP映射。2.清除ARP緩存表輸入命令"arpd"，可以清除ARP緩存表中的所有條目。如果只想清除特定IP地址的ARP緩存條目，可以使用"arpdIP地址"命令。

（五）ARP攻擊防范1.ARP靜態綁定可以在主機上手動設置ARP靜態綁定，將IP地址和MAC地址的對應關系固定下來，防止ARP攻擊篡改映射。例如，在Windows系統中，可以使用"arpsIP地址MAC地址"命令進行靜態綁定。2.使用ARP防火墻安裝并啟用ARP防火墻軟件，它可以實時監測ARP數據包，攔截異常的ARP請求和應答，保護網絡安全。

六、實驗總結通過本次實驗，我們深入理解了子網掩碼、網關和ARP協議的作用。子網掩碼用于劃分網絡和主機部分，決定了不同設備是否在同一子網內。網關作為網絡通信的橋梁，負責數據包在不同子網