计算机网络实验三 集线器、交换机、路由器与ARP

在实验报告中描述通信过程并按时间顺序，写出 PC1，PC2，PC3，PC4分别都收到了哪些报文：报文类型（ARP请求 /ARP响应 /IP报文？源 MAC地址（哪个PC的MAC地址）？目的 MAC地址（哪个PC的MAC地址）？IP报文 的源 IP地址 或 ARP报文 的源 IP地址（哪个 PC的 IP地址 ）？IP报文 的目的 IP地址 或 ARP报文 的目标 IP地址（哪个 PC的 IP地址 ）？

通信过程描述：

PC0 发送一个 IP 报文给 PC4，目的 IP 地址为 PC4 的 IP 地址，源 IP 地址为 PC0 的 IP 地址。

PC0 发送 ARP 请求广播，询问 PC4 的 MAC 地址。

HUB1 广播 ARP 请求，PC1、PC2、PC3、PC4 都收到了 ARP 请求报文。

PC4 收到 ARP 请求报文，向 PC0 发送 ARP 响应报文，告知自己的 MAC 地址。

PC0 收到 ARP 响应报文，得到 PC4 的 MAC 地址，然后构造 IP 报文，将报文发送给 PC4。

PC4 收到 IP 报文，完成通信。

PC1、PC2、PC3、PC4 收到的报文如下：

PC1：

时间：2

报文类型：ARP 请求

源 MAC 地址：PC0 的 MAC 地址

目的 MAC 地址：广播地址

ARP 报文的源 IP 地址：PC0 的 IP 地址

ARP 报文的目标 IP 地址：PC4 的 IP 地址

PC2：

时间：2

报文类型：ARP 请求

源 MAC 地址：PC0 的 MAC 地址

目的 MAC 地址：广播地址

ARP 报文的源 IP 地址：PC0 的 IP 地址

ARP 报文的目标 IP 地址：PC4 的 IP 地址

PC3：

时间：2

报文类型：ARP 请求

源 MAC 地址：PC0 的 MAC 地址

目的 MAC 地址：广播地址

ARP 报文的源 IP 地址：PC0 的 IP 地址

ARP 报文的目标 IP 地址：PC4 的 IP 地址

PC4：

时间：4

报文类型：ARP 响应

源 MAC 地址：PC4 的 MAC 地址

目的 MAC 地址：PC0 的 MAC 地址

ARP 报文的源 IP 地址：PC4 的 IP 地址

ARP 报文的目标 IP 地址：PC0 的 IP 地址

PC4：

时间：5

报文类型：IP 报文

源 MAC 地址：PC0 的 MAC 地址

目的 MAC 地址：PC4 的 MAC 地址

IP 报文的源 IP 地址：PC0 的 IP 地址

IP 报文的目的 IP 地址：PC4 的 IP 地址

分析在上述过程中交换机是如何学习MAC地址表的 。

在上述过程中，交换机会通过学习 MAC 地址表来实现转发。具体过程如下：

当 PC0 发送 ARP 请求时，HUB1 广播了这个 ARP 请求报文，交换机 switch1 和 switch2 都收到了这个广播报文。

由于 switch1 上没有 PC0 的 MAC 地址信息，所以 switch1 会将 ARP 请求报文向除了源端口（即连接 PC0 的端口）之外的所有端口广播。

switch2 同样没有 PC0 的 MAC 地址信息，所以它也会将 ARP 请求报文向除了源端口（即连接 switch1 的端口）之外的所有端口广播。

当 PC4 收到 ARP 请求报文后，它会向 PC0 发送 ARP 响应报文，告知自己的 MAC 地址。这个 ARP 响应报文会被 switch2 转发到 switch1，然后被 switch1 转发到 PC0。

在转发 ARP 响应报文的过程中，switch1 和 switch2 都会学习到 PC0 和 PC4 的 MAC 地址，并将这些信息记录在它们的 MAC 地址表中。

当 PC0 向 PC4 发送 IP 报文时，switch1 会根据它的 MAC 地址表将这个报文转发到与 PC4 相连的端口；而 switch2 也会根据它的 MAC 地址表将这个报文转发到与 PC4 相连的端口。

通过这样的学习过程，交换机可以建立起 MAC 地址表，从而实现对报文的转发。当交换机收到一个报文时，它会查找 MAC 地址表，找到目标 MAC 地址对应的端口，然后将报文转发到该端口。如果 MAC 地址表中没有目标 MAC 地址的记录，交换机会将报文广播到除了源端口之外的所有端口，以便学习到目标 MAC 地址的信息。

请解释该过程 ，即 PC1，PC2，PC3，PC4为什么会收到这些报文。 

在该过程中，PC1、PC2、PC3、PC4 都会收到 ARP 请求报文，因为 ARP 请求报文是一个广播报文，它会被交换机广播到所有的端口，包括连接 PC1、PC2、PC3、PC4 的端口。因此，所有的计算机都可以收到这个报文。

PC4 会收到 ARP 请求报文并且回复 ARP 响应报文，这是因为 ARP 请求报文中包含了 PC4 的 IP 地址，所以 PC4 能够收到这个报文并且知道自己被询问了。PC4 回复 ARP 响应报文后，PC0 就知道了 PC4 的 MAC 地址，从而能够向 PC4 发送 IP 报文。

PC1、PC2、PC3 并不会收到 IP 报文，因为 IP 报文是一个单播报文，它只会被交换机转发到目标 MAC 地址对应的端口。在这个过程中，PC0 发送的 IP 报文的目标 MAC 地址是 PC4 的 MAC 地址，因此只有连接 PC4 的端口才会收到这个报文。

PC0发送的 ARP请求 的目标是不是PC4，为什么？

是的，PC0 发送的 ARP 请求的目标是 PC4。因为在这个网络中，PC0 要向 PC4 发送 IP 报文，而在发送 IP 报文之前，PC0 需要知道 PC4 的 MAC 地址，才能将 IP 报文封装成帧并发送到网络上。因此，PC0 发送 ARP 请求的目的是查询 PC4 的 MAC 地址。在 ARP 请求报文中，PC0 会将自己的 IP 地址作为查询目标，这样 PC4 收到 ARP 请求报文后就能够回复 ARP 响应报文，并将自己的 MAC 地址发送给 PC0，从而使 PC0 能够向 PC4 发送 IP 报文。

分析集线器、交换机和路由器的转发分组方式有何不同 。

线器、交换机和路由器都是网络设备，但它们的转发分组方式有所不同：

集线器：集线器是物理层设备，它只是简单地将收到的数据包广播到所有连接的端口上，没有任何过滤和处理。因此，所有连接到集线器的设备都能收到所有数据包，包括不需要的数据包。集线器的转发分组方式是广播。

交换机：交换机是数据链路层设备，它会在收到数据包时，根据目的MAC地址进行过滤和处理，只将数据包转发给目标设备，而不是广播到所有端口上。因此，交换机的转发分组方式是根据MAC地址进行转发。

路由器：路由器是网络层设备，它会在收到数据包时，根据目的IP进行过滤和处理，将数据包转发到正确的网络中。路由器能够识别不同的网络，并且可以通过路由表选择最佳路径进行转发。因此，路由器的转发分组方式是根据IP地址进行转发。