ARP協議動態交互仿真系統的設計

　　ARP 協議功能是把IP 地址映射為MAC 地址，核心機制是ARP 緩存表，實現IP 地址和MAC 地址之間的一一對應關系。研究ARP 協議動態交互仿真實驗系統的目的是便于大家在學習ARP 協議的時候更好地理解協議理論，能夠體會到ARP 請求報文和響應報文封裝和發送的整個過程，真實地演示交換機對于ARP 請求報文和響應報文轉發的機制及PC 機上緩存表的修改過程，有助于增強學生的學習效果。

　　1 系統設計

　　ARP 協議動態交互仿真實驗系統是由三臺計算機(PC-A，PC-B，PC-C)模擬的局域網，數據在其內部轉發時的分布式仿真實驗平臺。三臺機器分別模擬ARP 報文發送端、交換機、ARP 報文接收端，通過三臺機器交互操作，在以太網環境中動態模擬出ARP 協議的整個工作流程，包括ARP 高速緩存表的查詢和修改，ARP 報文封裝，交換機端口轉發報文。

　　ARP 協議動態交互仿真系統拓撲結構圖如圖1 所示。

　　圖1 ARP 協議動態交互仿真實驗平臺拓撲結構

　　1.1 系統分析

　　該系統的目的是為了在學生學習ARP 協議時，通過動態、逼真的實驗過程幫助學生深入理解ARP 協議，提高學習效果。為了能夠快捷、順利地完成實驗，實驗環境對該系統有如下要求：部署方便，使用簡單，效果逼真，移植性和可擴展性強。

　　系統針對上述需求采取如下策略：該系統全部在Windows XP 下開發，采用部署較為簡單的Mysql 數據庫和Tomcat 服務器(PC-C)，將整個ARP 協議工作過程抽象出來放在網頁上直觀地展現，學習者可以像瀏覽網頁一樣使用該系統。

　　客戶端：要求簡單、明了地展現相應信息;有動態效果，逐步封裝;能與服務器進行數據交互。因此，系統用dreamweaver8 設計頁面，采用表格布局封裝相關信息;用javascript. 控制動態效果和實現逐步封裝;采用Ajax 技術實現客戶端與服務器的交互。

　　服務器：開發語言相對簡單易學，業務邏輯集中控制，采用分層的思想，在基本不動現有代碼的情況下實現功能的拓展。系統用java 完成服務器端的實現，以一個邏輯控制類控制整個業務邏輯;封裝一個持久層框架byesql 操作mysql數據庫，能在不寫任何SQL 語句的情況下針對MySQL 數據庫完成基本的增、刪、改、查。

　　1.2 系統設計

　　1.2.1 系統用例圖

　　實驗時，學生甲操作PC-A，模擬數據發送端;學生乙操作PC-C，模擬交換機;學生丙操作PC-B，模擬數據接收端。

　　發送端(PC-A)：獲取本機真實IP 和MAC 地址后，用一個JSP 頁面模擬ARP 報文的逐步封裝過程，使用者可以看到ARP 請求報文逐步封裝的效果。然后自動向“交換機”

　　發送ARP 請求報文，再自動跳轉到“ARP 高速緩存表”模擬頁面，等待“交換機”轉發來ARP 響應報文，最后修改“ARP 高速緩存表”。

　　交換機(PC-C)：用一個JSP 頁面模擬“端口——MAC映射表”，負責轉發ARP 報文。初始為等待狀態，當發送端(PC-A)發送完ARP 請求報文之后，自動向除發送端外的所有端口轉發該請求報文，完畢后自動跳到初始狀態等待轉發ARP 響應報文，當響應報文到達后就針對發送端(PC-A)單播該報文分組。

　　接收端(PC-B)：獲取本機真實IP 和MAC 地址后，自動跳到“ARP 高速緩存表”模擬頁面，等待“交換機”將ARP請求報文轉發過來后修改ARP 高速緩存表，再自己跳轉到ARP 響應報文頁面，逐步封裝。封裝完畢則自動向“交換機”發送ARP 響應報文。

　　圖2 為ARP 協議仿真系統動態交互用例圖。