实验三 网际协议IP.doc

仰恩大学12_学年13第一学期 TCP/IP协议分析实验实验报告书 第（ 4）小组班 级：_092301_ 实验指导老师：_李永佳_实验地点：_泽104_ 实验时间：_12-09-19_组 长：_陆晓冬_ 学 号：_122320090036_组 员： 朱奕斌122320090032 张祖华122320090033 刘金洁122320090035 陆晓冬122320090036赵捷 122320090038徐志权_122320090040谢绍文 122320090034_实验名称 _网际协议IP_ 【实验目的】1. 掌握IP数据报的报文格式2. 掌握IP校验和计算方法3. 掌握子网掩码和路由转发4. 理解特殊IP地址的含义5. 理解IP分片过程【实验环境配置】采用网络结构二【实验原理】一、 IP报文格式IP数据报是由IP首部加数据组成的。IP首部的最大长度不超过60字节。 IP数据报文格式如下图所示：4位版本4位首部长度8位服务类型16位总长度（字节数）16位标识3位标志13位片偏移8位生存时间8位协议类型16位首部检验和32位源IP地址32位目的IP地址选项（如果有）数据二、 IP分片 链路层具有最大传输单元（MTU）这个特性，它限制了数据帧的最大长度。不同的网络类型都有一个上限值。以太网通常是1500字节。 如果IP层有数据包要传输，而数据包的长度超过了MTU，那么IP层就要对数据包进行分片操作。使每一片长度都小于MTU。 IP首部中“16位标识”、“3位标志”和“13位片偏移”包含了分片和重组所需的信息。另外，当数据被分片后，每个片的“16位总长度” 值要改为该片的长度值。三、 IP路由表 大部分网络层设备都存储着一张记录路由信息的表格，称为路由表。它由许多条项目组成。网络层设备收到数据报后，根据其目的IP地址查找路由表确定数据报传输的最佳路径(下一跳)。然后利用网络层的协议重新封装数据报，利用下层提供的服务把数据报转发出去。 路由表的项目一般含有五个基本字段：目的地址、网络掩码、下一跳地址、接口、度量。路由表按如下顺序匹配： 直接交付：路由表表项的“目的地址”字段是交付主机的本网络地址。特定主机交付：路由表表项的“目的地址”字段是某台特定主机的IP地址。特定网络交付：路由表表项的“目的地址”字段是另一个网络的地址。默认交付：路由表表项的“目的地址”字段是一个默认路由器（默认网关）。四、 路由选择过程 路由选择模块从IP处理模块接收到IP分组后，使用该分组的目的IP地址同路由表中的每一个项目按特定的顺序（按照前面介绍的“路由表匹配顺序”）查找匹配项，当找到第一个匹配项后就不再继续寻找了，这样就完成了路由选择过程。 匹配路由表项的方法是将IP地址与路由表中的一个项目的“子网掩码”进行按位“与”操作，然后判断运算结果是否等于该项目的“目的地址”，如果等于，则匹配成功，否则，匹配失败。路由选择模块的工作过程：【实验步骤】主机B启动静态路由服务（方法：在命令行方式下，输入“staticroute_config”）。按照拓扑结构图连接网络，使用拓扑验证检查连接的正确性。将小组内的主机IP进行如下设置：A、C和D三台主机的IP地址不变，网关地址设置为B1的地址。将B2、E和F主机 IP地址设置为172.16.1.0网段，网关设置为B2地址。以1组为例：原IP设置现IP设置A172.16.0.11255.255.255.0172.16.0.100172.16.0.11255.255.255.0172.16.0.12B1（本地连接）172.16.0.12255.255.255.0172.16.0.100172.16.0.12255.255.255.0172.16.0.12B2（本地连接2）无设置172.16.1.12255.255.255.0172.16.1.12C172.16.0.13255.255.255.0172.16.0.100172.16.0.13255.255.255.0172.16.0.12172.16.0.14255.255.255.0172.16.0.100172.16.0.13255.255.255.0172.16.0.12172.16.0.15255.255.255.0172.16.0.100172.16.1.15255.255.255.0172.16.1.12172.16.0.16255.255.255.0172.16.0.100172.16.1.16255.255.255.0172.16.1.12练习一：编辑并发送IP数据报主机A启动仿真编辑器，编辑一个IP数据报，其中： MAC层：目的MAC地址:主机B1的MAC地址。源MAC地址：主机A的MAC地址。协议类型或数据长度：0800。 IP层：总长度：IP层长度。（备注：IP首部长度加上数据部分长度）生存时间:128。源IP地址:主机A的IP地址。目的IP地址:主机E的IP地址。 自定义数据添加10字节：AAAAABBBBB校验和：在其他所有字段填充完毕后计算并填充。IP在计算校验和时包括那些内容？ 【说明】先使用仿真编辑器的“手动计算”校验和，再使用仿真编辑器的“自动计算”校验和，将两次计算结果相比较，若结果不一致，则重新计算。 IP在计算校验和时包括哪些内容？ 在主机B（两块网卡分别打开两个捕获窗口）、E上启动协议分析器，设置过滤条件（提取IP协议），开始捕获数据。 主机A发送第1步中编辑好的报文。 主机B、E停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机A所发送的数据报，并回答以下问题： 第1步中主机A所编辑的报文，经过主机B到达主机E后，报文数据是否发生变化？若发生变化，记录变化的字段，并简述发生变化的原因。 将第2步中主机A所编辑的报文的“生存时间”设置为1。重新计算校验和。 主机B、E重新开始捕获数据。 主机A发送第5步中编辑好的报文。 主机B、E停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机A所发送的数据报.练习二：特殊的IP地址直接广播地址。 （1）主机A编辑IP数据报1，其中: 目的MAC地址：FFFFFF-FFFFFF。源MAC地址：A的MAC地址。源IP地址：A的IP地址。 目的IP地址：172.16.0.255。校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。 （2）主机A再编辑IP数据报2，其中: 目的MAC地址：主机B1的MAC地址。 源MAC地址：A的MAC地址。 源IP地址：A的IP地址。 目的IP地址：172.16.1.255。 自定义数据添加10字节：AAAAABBBBB校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。 （3）主机B、C、D、E、F启动协议分析器并设置过滤条件（提取IP协议，捕获主机A接收和发送的所有IP数据包，设置地址过滤条件如下：主机A的IP地址Any）。 (4) 主机B、C、D、E、F开始捕获数据。 (5) 主机A发送这两个数据报。 (6) 主机B、C、D、E、F停止捕获数据。 受限广播地址。(1) 主机A编辑一个IP数据报，其中:“目的MAC地址”设置为FFFFFF-FFFFFF。“目的IP地址”设置为255.255.255.255。(2) 主机B、C、D、E、F重新启动协议分析器并设置过滤条件（提取IP协议，主机A的IP地址Any）。(3) 主机B、C、D、E、F重新开始捕获数据。(4) 主机A发送这个数据报。(5) 主机B、C、D、E、F停止捕获数据。记录实验结果: 主机号收到主机A发送的IP数据报主机B的接口1（172.16.0.65）、主机C、主机D未收到主机A发送的IP数据报主机B的接口2（172.16.0.129）、主机E、主机F结合实验结果，简述受限广播地址的作用。3环回地址 主机F是否收到主机E发送的目的地址为127.0.0.1的IP数据报？为什么？答：主机F没有收到主机E发送的报文，因为使用回环地址时，分组永远不离开这个机器；这个分组就简单地返回到协议软件。主机F停止捕获数据. 练习三：IP数据报分片分析表格内容，理解分片的过程。1.字段名称分片序号1分片序号2分片序号3Identification字段值为一随机数同分片序号1More fragments字段值10Fragment offset字段值0776传输的数据量768 bytes232 bytes在主机B上使用“MTU工具” 设置以太网端口的MTU为800字节（两个端口都设置）。主机A、B、E启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件(提取ICMP协议)。 在主机A上，执行命令ping l 2000 172.16.1.15。(备注：ping 每组的主机E，每个包2000字节长度)主机A、E停止捕获数据。主机E如下图所示，重新定义过滤条件（取一个ICMP数据包，按照其上层协议IP的Identification字段设置过滤）。 实验截图如下：第一次传输的数据长度为1000bytes，而MTU为800，因此需要进行1次分片；第二次传输的数据长度为2000bytes，而MTU为800，因此需要进行2次分片；More fragments字段值为1表示之后还有分片；Fragment offset字段指明了当前分片包在与其它分片包被重新组装成一个单独数据包时，应该位于数据包的什么位置上。值为8的整数倍。在本实验中，MTU为800，因此传输的数据量最大为800-20（IP首部长度）= 780，而780不是8的整数倍，因此分片序号2 的Fragment offset字段值为776（8的整数倍且最接近780）。练习四：子网掩码和路由转发所有主机取消网关 主机A、C、E设置子网掩码为255.255.255.224,主机B、D、F设置子网掩码为255.255.255.240。 主机A ping 主机B，主机C ping 主机D，主机E ping 主机F。 记录实验结果 是否ping 通 主机A-主机B 否主机C-主机D 否主机E-主机F 否主机A设置子网掩码为255.255.255.252，主机C设置子网掩码为255.255.255.254，用主机A ping 主机C。 记录实验结果 是否ping 通 主机A-主机C 是【思考问题】试说明IP地址与硬件地址的区别。为什么要使用这两种不同的地址？ 答：MAC地址也叫物理地址、硬件地址或链路地址，由网络设备制造商生产时写在硬件内部。IP地址是英文Internet Protocol 的缩写，意思是“网络之间互连的协议”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。IP数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据。这样做的最大好处是什么？坏处是什么？答：IP数据报对传输的数据不做检验，这样做的最大好处是可以减少IP数据报的处理复杂度，提高数据报的处理速度。坏处是，这样做实际上把检验的任务交给了上层协议（如传输层）,增加了上层协议的复杂性。【实验心得】陆晓冬：IP是英文Internet Protocol的缩写，中文简称为“网协”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守 IP协议就可以与因特网互连互通。IP地址具有唯一性，根据用户性质的不同，可以分为5类。另外，IP还有进入防护，知识产权，指针寄存器等含义。通过本次实验，我比较具体的了解到了协议的意义。通过实验实际观察到了实验的结果，对网络通信有了更加具体的定义。知道IP协议具体的工作过程，了解mac地址在通信中的作用。我相信，在今后的具体工程中，会有很大的帮助。徐志权：电脑间通讯需要拥有地址，IP协议就是为了满足这一需求，使得实现电脑间相互通信，目前IP协议有两个版本，我们常用的是IPv4，在未来发展IPv6拥有更大的优势将逐步替代IPv4。通过这次试验，我更清楚的了解IP地址与MAC地址的区别，分别都有他们各自的作用。不同网络间我们需要拥有IP地址，同时我们也需要有MAC地址才能实现在数据链路层上传送数据。朱奕斌：IP中文简称为“网协”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。每台电脑拥有自己的ip，所以能实现电脑数据的相互传送，通过这次实验，加深了对ip地址作用的理解，对以后的工作获益非浅。赵捷：通过这次实验，我对以太网 （Ethernet）帧、TCP、UDP、IPV4、IP-MAC的结构有了初步的掌握，理解以它们相应格式中每个字段的含义，并了解各种协议中数据的实际传送状况。同时，还第一次接触了抓包工具，体会到了网络数据的传送过程，并感受到了抓包工具在分析问题时有很大的用处，在今后的实验中会进一步熟