【计算机网络 实验报告4】虚拟局域网与ARP协议
上一篇：【计算机网络 实验报告3】集线器和交换机的工作原理
目录
实验目的
二、实验环境
三、实验内容
四、实验过程与结果
实验心得
实验目的
1、 学习基于端口划分虚拟局域网
2、 学习ARP协议的工作原理
二、实验环境
软件：Cisco Packet Tracer Student、WireShark
网络拓扑及网络参数
三、实验内容
1、 构建以交换机为中心的以太网，包括2个交换机，6台主机，划分虚拟局域网
2、 利用Wireshark软件捕获ARP协议数据，分析ARP协议的数据格式
四、实验过程与结果
1、VLAN的拓扑图
要求：标注出每台机器的IP，每个VLAN包括哪几台机器
6-11，ip中的主机地址从1-
2、VLAN的广播域
要求：分别给出两个VLAN的广播包运行的截图
3、VLAN帧的格式
要求：给出捕获的VLAN帧数据格式的截图；在1的拓扑图上标出捕获到VLAN帧的位置。
4、捕获ARP报文，分析收到的报文信息
4-1 ping本地网内的另一台主机
要求：给出ping命令的格式，捕获的ARP请求报文、ARP应答报文的截图
4-2 ping外网的另一台主机
要求：给出ping命令的格式，捕获的ARP请求报文、ARP应答报文的截图
Ping ip
5、说明执行不同的ping命令时，ARP报文有何不同，并加以解释。
- 第一次发送ping请求：
当你首次ping一个主机时，你的设备会查看本地ARP表，看是否有该主机的IP地址和MAC地址的映射。如果没有，它会发送一个ARP请求询问“IP地址是192.168.1.2的设备的MAC地址是多少？”网络中的其他设备会查看这个请求，如果它们是拥有该IP地址的设备，它们会发送一个ARP应答，其中包含它们的MAC地址。
- 后续的ping请求：
在第一次之后，ARP表会被填充。所以在后续的ping请求中，你的设备会直接使用ARP表中的MAC地址来发送ICMP请求。
- ping不同的主机：
如果你ping不同的主机，你的设备会为每个不同的IP地址重新填充ARP表。
- ping广播地址：
如果你ping广播地址，例如“192.168.1.255”，所有在本地网络上的设备都会收到ARP请求，并且只有目标设备会响应。
实验心得
本次实验围绕基于端口划分虚拟局域网（VLAN）和ARP协议工作原理展开，通过Cisco Packet Tracer Student搭建网络拓扑、Wireshark捕获分析数据报文，将理论知识与实操操作深度结合，不仅掌握了核心实验技能，更对局域网通信的底层逻辑有了直观且深刻的理解，同时也认识到网络配置的严谨性与细节的重要性，收获颇丰。
在VLAN划分实验部分，我们按照要求构建了以两台交换机为中心、连接六台主机的以太网拓扑，并完成虚拟局域网的划分。实验初期，我对基于端口划分VLAN的操作流程不够熟悉，在配置交换机端口、分配VLAN成员时多次出现失误，导致同一VLAN内主机无法正常通信、不同VLAN间广播包交叉传播的问题。通过反复检查拓扑连接、核对端口配置，参照相关操作规范修正配置指令，最终成功划分VLAN，明确了每台主机的IP分配及所属VLAN，也验证了VLAN的核心作用——将一个物理的局域网在逻辑上划分成多个独立的广播域。
在观察VLAN广播域和分析VLAN帧格式的过程中，我直观感受到了VLAN对广播包的隔离作用：同一VLAN内的广播包能正常在本域内传播，而不同VLAN间的广播包无法直接穿透，这也让我理解了VLAN在提升网络安全性、减少网络拥塞中的实际价值。通过Wireshark捕获VLAN帧数据，我清晰看到了VLAN帧在普通以太网帧基础上添加的标签字段，明确了标签字段对VLAN标识的作用，也加深了对IEEE802.1Q协议的理解，知晓其如何通过标签实现不同VLAN数据的准确转发。
ARP协议的学习的实验的另一重点。通过利用Wireshark捕获ARP报文，分析ARP请求与应答的过程，我彻底掌握了ARP协议的工作机制——ARP协议的核心作用是实现IP地址与MAC地址的映射，解决“知道IP地址却不知道物理地址”的通信难题。在ping本地网内主机和外网主机的对比实验中，我发现两种情况下ARP报文的发送对象存在明显差异：ping本地主机时，ARP请求以广播形式发送到本地网段所有设备，只有目标主机响应ARP应答；ping外网主机时，ARP请求不再发送给目标外网主机，而是发送给网关，由网关转发相关请求，这一现象也印证了网关在跨网段通信中的桥梁作用。
实验中，我也深刻体会到细节操作的重要性。例如，在配置主机IP地址时，因疏忽导致子网掩码设置错误，使得ARP报文无法正常捕获；在清空ARP缓存后进行首次ping操作时，未及时启动Wireshark捕获，错过关键的ARP请求与应答报文。这些失误让我明白，网络实验容不得半点马虎，每一个配置步骤、每一次操作时机，都可能影响实验结果的准确性。同时，通过分析不同ping命令下ARP报文的差异，我进一步理解了ARP缓存的作用——首次ping请求会触发ARP广播，后续请求则直接调用缓存中的MAC地址，无需重复广播，这一机制有效提升了网络通信效率。