电子科技大学TCPIP实验一IP分组交付和ARP协议实验报告.doc

电子科技大学实验报告学生姓名：陈虹宇学号：2012019110004指导教师：杨宁日期： 2014 年 10 月 31 日实验项目名称：IP分组交付和ARP协议报告评分：教师签字：一、实验原理 子网中使用一个32比特的掩码来标识一个IP地址的网络/子网部分和主机部分。将IP地址和掩码进行“位与”运算后可以得到该IP地址所在IP子网的子网地址，结合掩码中0比特个数可以确定该IP子网的IP地址空间范围。根据IP地址所在IP子网的子网地址及其掩码，可以判断这些IP地址是否属于同一个IP子网。IP地址空间中定义了一些特殊地址：l 网络/子网地址：标识一个IP网络或子网。l 直接广播地址：表示该分组应由特定网络上的所有主机接收和处理。l 受限广播地址：表示该分组应由源所在网络或子网上的所有主机接收和处理。l 本网络上本主机地址：表示主机自己。l 环回地址：用来测试机器的协议软件。 IP分组被交付到最终目的地有两种不同的交付方式：直接交付和间接交付。交付时首先通过路由选择技术确定交付方式：如果IP分组的目的与交付者在同一个IP网络上，就直接交付该分组至目的站点；如果IP分组的目的与交付者不在同一个IP网络上，就间接交付该分组至下一个路由器（即下一跳站点）。 在以太网上，IP分组是封装在以太帧中发送的，因此发送时除了要有接收站的IP地址（IP分组中的目的IP地址）外，还需要接收站的MAC地址（以太网帧中的目的MAC地址）。ARP协议（RFC826）实现了IP地址（逻辑地址）到MAC地址（物理地址）的动态映射，并将所获得的映射存放在ARP高速缓存表中。 不同的交付方法将导致不同的ARP解析操作，获取不同的目的物理地址。直接交付时，交付者直接将IP分组交付给该分组的目的站点，因此交付者使用ARP协议找出IP分组中目的IP地址对应的物理地址。间接交付时，交付者需要将IP分组交付给下一跳站点，而不是该IP分组的目的端，因此交付者使用ARP协议找出下一跳站点IP地址对应的物理地址。 IP网络是一个逻辑网络，一个物理网络可以被逻辑划分成若干个IP网络。两个IP网络之间的通信必须经由路由器中继，未经路由器互连的两个IP网络即使在同一物理网中也不能通信。主机的默认网关地址就是连接该主机所在IP网络的路由器接口的IP地址。二、实验目的1、掌握IP子网划分技术、IP地址分配原则，以及特殊IP地址的特征和作用2、理解掌握直接交付与间接交付IP分组过程中的路由选择、ARP解析和以太网封装技术3、分析子网划分对IP分组交付的影响三、实验内容 实验拓扑中VMware虚拟机PC1、PC2、PC3和PC4分别位于由提供集线器功能的虚拟网卡VMnet1和VMnet2模拟实现的两个以太网Ethernet1和Ethernet2中，这两个以太网对应的IP子网A和子网B分别连在Dynamips软件模拟实现的路由器R1和R2的F0/0接口上。R1和R2之间通过PPP链路互联。R1、R2、PC2、PC3和PC4的网络连接均已配置。 实验者首先在PC1上配置其网络连接，并配合通信测试命令（ping）来检验特殊IP地址的用途以及IP子网设置对同一物理网内计算机间通信的影响，从而理解并掌握子网地址、子网广播地址和主机地址的概念、特征与用途。 然后在PC1上使用ping命令分别进行IP子网内通信和IP子网间通信，通过ARP缓存表操作命令、Dynamips软件的分组捕获功能以及Wireshark软件的捕获分组查看功能，分析IP分组的直接交付、间接交付操作和路由器的作用，掌握ARP协议的工作原理，以及IP分组投递过程中源四、实验器材（设备、元器件）PC电脑一台五、实验步骤1、依次启动VMwareWorkstation中TCPIP组内的虚拟机PC1、PC2、PC3和PC4，使用ipconfig命令查看并记录这4台PC的网络连接信息，在PC1上pingPC2的IP地址，记录并分析ping的结果。2、设置PC1的子网掩码为，然后将其IP地址分别设为、55，记录并分析设置结果。3、根据实验拓扑中的各子网信息以及步骤1中记录的PC2、PC3、PC4的网络连接信息，配置PC1的IP地址、子网掩码和默认网关，使得PC1能够ping通PC2，并在PC1上分别pingPC3和PC4的IP地址，记录并分析ping的结果。4、在PC1上分别ping以下8个IP地址：、55、、55、、、0、55，记录并分析ping的结果。5、启动DynamipsServer，然后运行，在Dynagen窗口中提示符“=”后依次输入以下命令启动路由器R1和R2，并进入其CLI：=startR1=startR2=conR1=conR26、分别在R1的CLI提示符“R1”后以及R2的CLI提示符“R2”后输入“showarp”命令查看并记录两台路由器当前的ARP缓存表，例：R1showarpR2showarp7、在Dynagen窗口中提示符“=”后依次输入以下命令捕获子网A、子网B和子网C中的分组：=captureR1f0/0a.cap=captureR2f0/0b.cap=captureR2s1/0c.capPPP8、分别在PC1、PC2、PC3、PC4上使用命令“arp-d*”清空四台PC上的ARP缓存表，然后使用命令“arp-a”查看并记录清空操作后的ARP缓存表。9、在PC1上pingPC2的IP地址，记录ping回应信息。ping结束后分别在PC1、PC2、PC3、PC4上使用命令“arp-a”、在R1和R2的CLI上使用命令“showarp”查看并记录四台PC和两台路由器的ARP缓存表。10、在PC1上pingPC3的IP地址，记录ping回应信息。ping结束后分别在PC1、PC2、PC3、PC4上使用命令“arp-a”、在R1和R2的CLI上使用命令“showarp”查看并记录四台PC和两台路由器的ARP缓存表。11、在PC1上pingPC4的IP地址，记录ping回应信息。ping结束后分别在PC1、PC2、PC3、PC4上使用命令“arp-a”、在R1和R2的CLI上使用命令“showarp”查看并记录四台PC和两台路由器的ARP缓存表。12、在PC1上ping子网A内一台不存在主机的IP地址，记录ping回应信息。ping结束后在PC1上使用命令“arp-a”查看并记录其的ARP缓存表。13、在Dynagen窗口中提示符“=”后依次输入以下命令停止捕获子网A、子网B和子网C中的分组：=nocaptureR1f0/0=nocaptureR2f0/0=nocaptureR2s1/014、用Wireshark软件查看并分析捕获的分组文件（a.cap、b.cap和c.cap）中的ARP和ICMP分组，查看过滤条件为“arp|icmp”（在Wireshark主窗口界面“过滤工具栏”的“Filter：”域中输入）。15、实验结束后，按照以下步骤关闭实验软件、上传实验数据、还原实验环境：（1）关闭R1、R2的CLI窗口，在Dynagen窗口中提示符“=”后依次输入以下命令关闭Dynagen窗口，然后再关闭DynamipsServer窗口：=stop/all=exit（2）将PC1的网络连接设置为“自动获得IP地址”，然后依次关闭PC1、PC2、PC3和PC4，关闭VMware窗口；（3）运行所在目录下的“reset.bat”文件。六、实验数据及结果分析1、记录实验中PC1、PC2、PC3和PC4的网络连接。PC1PC2PC3PC4步骤1步骤3IP地址28子网掩码默认网关5454545454【分析】PC1在步骤1和步骤3中是否与PC2、PC3、PC4在一个IP子网中？为什么？2、 记录实验中PC1的ping通信结果。步骤目的主机PING回应信息能否通信1PC2Destination host unreachable否3PC2Reply from :bytes=32Time1ms TTL=128能PC3Destination host unreachable否PC4Destination host unreachable否Destination specified is invalid否55Ping request could not find host 55.Please check the name and try again.否Destination specified is invalid否55Request time out.否Destination specified is invalid否Reply from :bytes=32Time1ms TTL=128能0Reply from 0:bytes=32Time1ms TTL=128能55Request timed out否9PC2Reply from :bytes=32Time1ms TTL=128:bytes=32Time1ms TTL=128能10PC3Reply from :bytes=32Time1ms TTL=128:bytes=32Time1ms TTL=128能11PC4Reply from :bytes=32Time1ms TTL=128:bytes=32Time物理地址直接交付：目的IP地址-物理地址间接交付：下一跳IP地址-物理地址 4)发送ARP请求分组，获取目的IP（直接）或下一跳IP对应的物理地址5）由ARP应答分组获取IP分组的目的MAC，封装IP分组，实现交付。ARP协议和ARP缓存表操作步骤： 1)发送站知道目的站的IP地址，但不知道目的站的物理地址； 2）先查缓存表，如果不存在目的站的IP地址和物理地址的映射关系，则使用ARP服务创建ARP请求分组，其中目的站的物理地址域填0； 3）ARP请求分组送到数据链路层封装成帧，帧结构中源地址为发送者的物理地址，目的地址为物理广播地址（以太网中，物理广播地址为48位1）； 4)网络上的每个主机或路由器都可收到该数据帧，但只有目的站会识出自己的IP地址。 5)目的站发送ARP响应分组（单播），并在自己的ARP缓存表中记录源相关信息 6)发送站收到ARP应答分组，应答中得到的绑定放入解析表(避免以后再找），ARP缓存表记录目的站相关信息 7)后续到该目的站的IP报文得以发送出去3、总结当源和目的主机间跨越多个IP网络时，它们的IP分组在交付过程中源和目的IP地