通信工程综合实验.doc

通信工程专业综合实验通信工程专业综合实验 B 区实验报告 学号 09211011 姓名 牛浩 班级 通信 0903 指导老师 周春月 移动通信系统实验移动通信系统实验 第三章第三章 GSM 系统实验系统实验 实验一实验一 移动台主叫实验移动台主叫实验 一 一 实验目的实验目的 1 掌握移动台主叫正常接续时的信令流程 2 了解移动台主叫时被叫号码为空号时的信令流程 3 了解移动台主叫时被叫用户关机或处于忙状态时的信令流程 4 了解移动台主叫时被叫用户振铃后长时间不接听的信令流程 二 二 实验仪器实验仪器 1 移动通信试验箱 2 台式计算机 3 小交换机 三 三 实验原理实验原理 处于开机空闲状态的移动台要建立与另一个用户的通信 需要经过许多步骤才能将呼 叫建立起来 以移动台同移动台进行通信为例 包括主叫移动台和主叫 MSC 建立信 令连接 主叫 MSC 通过被叫电话号码对被叫用户进行选路 即寻找被叫所处的 MSC 被叫 MSC 寻呼被叫 MS 并建立信令连接过程等三个过程 1 主叫信令流程 移动用户做主叫时的信令过程从 MS 向 BTS 请求信道开始 到主叫用户 TCH 指配 完成为止 一般经过 接入阶段 鉴权加密阶段 TCH 指配阶段 取被叫用户路 由信息阶段 2 MSC 之间使用到的七号信令消息的简单介绍 3 呼叫建立过程中出现的异常现象及其对应的信令 四 四 实验步骤实验步骤 1 通过串行口将实验箱和电脑连接 给实验箱上电 将与实验箱相连的电脑上的学生 平台程序打开 在主界面上双击 主叫实验 图标 进入此实验界面 2 点击 初始化 键 看到消息框中出现 初始化 完成 再点击 开机 键 从而使移动 台处于开机状态 3 移动台主叫实验需要某一个被叫移动台的配合 选择一个作为被叫的实验箱 并了 解此被叫的电话号码 4 呼叫建立正常实验 1 提示被叫通过点击学生平台上的 初始化 开机 键 使被叫处于开机空闲状态 2 主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码 并按动对话框边的 OK 按钮 点击界面上的 呼叫 按钮 主叫学生戴上实验箱上配备的耳机 充当话机 主 叫移动台开机拨叫被叫号码 主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程 3 由于被叫处于开机空闲状态 很快被叫学生平台的电话将振铃 主叫学生平台上 将会显示从被叫学生平台发送来的 ISUP ADRRESS COMPLETE ACM 消息 主叫 MSC 将想 MS 发送 ALERTING 信令 4 被叫振铃后 控制被叫学生平台的学生按动被叫实验界面上的 摘机 键 被叫学 生戴上实验箱上配备的耳机 被叫学生平台上将显示被叫 MS 将向被叫 MSC 发送 CONNECT 消息 这时 被叫 MSC 向主叫 MSC 发送 ISUP ANSWER 消息 主叫 MSC 收到此消息后 将向主叫 MS 发送 CONNECT 消息 MS 回送 CONNECT ACKNOWLEDGE 消息 此后 主被叫之间的通话链路完全建立 能够进行通话 主 叫学生平台上会提示 进入通话中 5 通话结束 主叫主动挂断电话 主叫学生按动学生平台界面上的 挂机 并放下 实验箱上的电话 主叫学生平台会显示通话链路释放 5 被叫无应答的情况下的信令流程 1 提示被叫通过点击学生平台上的 初始化 开机 键 使被叫处于开机空闲状态 2 主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码 并按动对话框边的 OK 按钮 点击界面上的 呼叫 按钮 主叫移动台开机拨叫被叫号码 主叫学生平台上将 显示移动台主叫的信令过程 3 由于被叫处于开机空闲状态 很快被叫学生平台的电话将振铃 主叫学生平台 上将会显示从被叫学生平台发送来的 ISUP ADRRESS COMPLETE ACM 消息 主叫 MSC 将想 MS 发送 ALERTING 信令 4 被叫振铃后 让被叫学生不按动 摘机 键 等待 1 分钟后 被叫 MSC 释放链路 的信令显示在被叫学生平台上 并且被叫 MSC 向主叫 MSC 发送 ISUP RELEASE 消 息 主叫 MSC 收到此消息后 将进行主叫链路的释放 所有的释放链路的信令将依 次显示在主叫学生平台的界面上 6 进行被叫未开机时的信令流程实验 1 让被叫学生按动被叫学生平台上的 关机 键 使被叫移动台处于关机状态 2 主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码 并按动对话框边的 OK 按钮 点击界面上的 呼叫 按钮 主叫学生拿起实验箱上的话筒 主叫移动台开机拨 叫被叫号码 主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程 3 由于被叫移动台处于关机状态 主叫 MSC 将从被叫 MSC 收到 ISUP RELEASE 消息 主叫学生平台上会显示从被叫 MSC 收到此消息 紧接着是主叫 MSC 释放链路 的信令过程 7 被叫号码无效时的信令流程 1 主叫在学生平台上输入教师规定的一个号码 此号码不对应任何实验箱 因此 可认为是个不合法的号码 并按动对话框边的 OK 按钮 点击界面上的 呼叫 按钮 2 学生平台上会显示紧接着的所有的信令过程 最后会弹出对话框提示 本号码是 空号 请挂机 学生放下电话 8 进行以上 4 种情况的实验时 每一实验结束后 结合实验原理中的信令流程图认真 分析信令流程并做相应的记录 9 以上实验时主被叫学生平台均不需要选择 单步 按钮 如果需要选择 单步 按钮 主叫学生平台和被叫学生平台要密切配合 否则会由于一方不按动 下一步 键 整个 实验无法继续 导致移动台或者基站的定时器超时 导致异常 五 实验结果及分析五 实验结果及分析 1 主叫实验界面 主叫实验界面 2 主叫初始化界面 主叫初始化界面 分析 这个过程是主叫 MSC 向被叫 MSC 发送的最早的一条信令 当主叫 MSC 查询到被 叫 MSC 的地址后 就向被叫 MSC 发送 IAM 消息 此消息中包含主叫号码 被叫号码和 业务类型等 被叫 MSC 根据这条消息就可以知道主叫的电话号码 以及被寻呼的被叫号 码 根据被叫号码被叫 MSC 可以在相应的位置区对被叫 MS 发起寻呼 3 移动台处于开机状态界面 移动台处于开机状态界面 分析 经过了两个阶段 1 接入阶段 信道请求 信道激活 信道激活相应 立即指配 建立 手机 电脑 与 BTS BSC 建立了暂时固定的关系 2 鉴权加密阶段 鉴权请求 鉴权响应 应答 4 选择被叫 输入被叫号码 点击 选择被叫 输入被叫号码 点击 OK 键主叫显示界面 键主叫显示界面 分析 主叫用户的身份已经得到了确认 网络认为主叫用户是一个合法用户 允许继续处 理呼叫 5 主叫呼叫 被叫接通时显示界面 主叫呼叫 被叫接通时显示界面 分析 呼叫过程中 被叫振铃 通过按 摘机 键实现双方通信 MS 发送一个 SET UP 消息 携带有被叫号码和主叫标识等更为详细的信息 MSC 收到 此消息后 首先向 VLP 查询该用户的相关业务信息 VLR 根据此次业务类别和开户时 MS 已经申请的业务信息 决定此次呼叫是否可以继续 继续的话 进行被叫分析 根据被叫 号码 寻址到被叫的 HLP 在经过一些信令传输过程 达到最终通话 6 被叫主动挂断时显示界面 被叫主动挂断时显示界面 分析 MS 向被叫 MSC 发送 ISUP PELEASE 消息 这时被叫 MSC 就会向主叫的 MSC 发 送 ISUP RELEASE 消息 收到此消息的主叫 MSC 就会向 MS 发送 DISCONNECT 消息 开始链路释放 实验结果显示被叫未开机 7 主叫主动挂断电话时显示界面 主叫主动挂断电话时显示界面 分析 MS 向主叫 MSC 发送 ISUP PELEASE 消息 这时主叫 MSC 就会向被叫的 MSC 发送 ISUP RELEASE 消息 收到此消息的被叫 MSC 就会向 MS 发送 DISCONNECT 消息 开始 链路释放 8 被叫未开机 被叫未开机 分析 被叫 MSC 收到主叫 MSC 发送来的初始化地址消息 ISUP INITIAL ADDRESS 后 被叫 MSC 将根据初始化地址消息中包含的被叫用户的信息进行查询 如果被叫被开机 则向主叫 MSC 发送 ISUP RELEASE 消息 收到此消息的主叫 MSC 则向主叫 MS 发送 DISCONNECT 消息 进行链路的释放 9 被叫未开程序 被叫未开程序 分析 被叫未开程序 类似于拨号时不存在此被叫号码 从而显示无法建立信令连接 六 实验感想六 实验感想 通过此次移动主叫实验 我掌握了移动台主叫各种情况的信令流程及原理 理解了移 动台同 MSC 之间的信令链路建立过程 移动台主叫的呼叫建立过程 与通话连接相关的 七号信令消息 对模拟的 通信 过程有了一定的了解 并且在出现一些问题后对问题的 分析及解决过程中加深了体会 实验二实验二 移动台被叫实验移动台被叫实验 一 实验目的一 实验目的 1 掌握移动台被叫正常接续时的信令流程 2 掌握通话结束呼叫释放时的信令流程 3 了解被叫用户振铃后长时间不接听时移动台被叫的信令流程 二 实验仪器二 实验仪器 1 移动通信实验箱 2 台式计算机 3 小交换机 三 实验原理三 实验原理 1 移动台被叫的信令过程 被叫流程经过 接入阶段 鉴权加密阶段 TCH 指配阶段 通话阶段 2 通话链路释放信令 当信道释放后 MS 返回 CCCH 配置的空闲模式 当一方挂机时 系统开始清除通信连接 从第三层 L3 的 CC 子层开始清除 最终到物理层 L1 2 1 呼叫连接释放 CC 层 2 2 RR 连接释放 四 实验步骤四 实验步骤 1 通过串行口将实验箱和电脑连接 给实验箱上电 将与实验箱相连的电脑上的学生平台 程序打开 在主界面上双击 GSM 移动台被叫 实验图标 进入此实验界面 2 点击 初始化 键 看到消息框中出现 初始化 完成 再点击 开机 键 从而使移动台处 于开机状态 3 移动台被叫实验是同一个主叫移动台配合进行的 确定作为主叫的实验箱 4 下面进行呼叫建立正常的实验 主要观察移动台被叫的信令过程 1 等待主叫移动台拨叫本实验箱上的移动台 由于被叫开机 学生平台上会显示被叫 MSC 寻呼被叫移动台的信令过程 2 被叫 MSC 寻呼被叫移动台结束后 被叫 MSC 与被叫移动台之间的信令连接建立 过片刻 被叫实验箱振铃 观察学生平台信令的显示 会出现 MS 向 MSC 发送 ALERTING 消息 3 按动学生平台上的 摘机 键并且佩戴实验箱上的耳机作为电话听筒 观察学生平台的 信令显示 会出现 MS 向 MSC 发送 CONNECT 消息 紧接着 MSC 向 MS 发送 CONNECT ACKNOWLEDGE 消息 至此整个通话建立 可以进行通话 5 下面进行通话结束呼叫释放的实验 1 通话结束 被叫主动挂断电话 观察学生平台上呼叫释放的信令流程 6 下面进行呼叫建立时被叫振铃不应答的实验 观察移动台被叫的信令过程 1 等待主叫移动台拨叫本实验箱上的移动台 由于被叫开机 学生平台上会显示被叫 MSC 寻呼被叫移动台的信令过程 2 被叫 MSC 寻呼被叫移动台结束后 被叫 MSC 与被叫移动台之间的信令连接建立 过片刻 被叫实验箱振铃 观察学生平台信令的显示 会出现 MS 向 MSC 发送 ALERTING 消息 3 被叫学生不按动学生平台上的 摘机 键 等待片刻 由于被叫无应答 会导致被叫端 定时器超时 被叫会释放呼叫链路 7 进行以上三种情况的实验时 每一实验结束后 结合实验原理中的信令流程图认真分析 信令流程并做相应的记录 8 以上实验时主被叫学生平台均不需要选择 单步 按钮 如果需要选择 单步 按钮 主叫 学生平台和被叫学生平台要密切配合 否则会由于一方不按动 下一步 键 整个实验无法 继续 导致移动台或者基站的定时器超时 导致异常 五 实验结果和分析五 实验结果和分析 1 被叫初始化后实验界面 被叫初始化后实验界面 与主叫实验相同 2 被叫开机界面 被叫开机界面 分析 处于开机状态 等待被寻呼 3 被叫被呼叫过程 被叫被呼叫过程 分析 被叫开始振铃 被叫 MSC 顺利寻呼到被叫 MS 此次通话能够建立 且被叫 MS 开 始振铃 则被叫 MSC 向主叫 MSC 发送 ACM 地址完成消息 表示被叫 MSC 接收呼叫 主叫 MSC 收到 ACM 消息后 他的反应是将 提醒 消息发给 MS 4 被叫未能接到电话显示界面 被叫未能接到电话显示界面 分析 被叫长期振铃 被叫未摘机时 过一定的时候后 被叫 MSC 将开始释放被叫 MSC 与被叫 MS 之间的信道资源 并且向主叫 MSC 发送 ISUP RELEASE 消息 主叫 MSC 也开 始主叫 MSC 与主叫 MS 之间的信道资源的释放 5 被叫摘机后界面显示 被叫摘机后界面显示 分析 被叫摘机 被叫 MSC 会向主叫 MSC 发回 应答 消息 此时主叫与被叫之间的链路 接通 主叫 MSC 将发给 MS 一条 连接 消息 MS 收到该消息后将停止待命指示 接着 向系统返回 连接证实 当系统收到此消息时 就开始计费 呼叫建立过程完毕 双方进 入通话阶段 6 主叫主动挂断电话 主叫主动挂断电话 分析 MS 向主叫 MSC 发送 ISUP PELEASE 消息 这时主叫 MSC 就会向被叫的 MSC 发 送 ISUP RELEASE 消息 收到此消息的被叫 MSC 就会向 MS 发送 DISCONNECT 消息 开始链路释放 7 被叫主动挂断电话 被叫主动挂断电话 分析 MS 向被叫 MSC 发送 ISUP PELEASE 消息 这时被叫 MSC 就会向主叫的 MSC 发 送 ISUP RELEASE 消息 收到此消息的主叫 MSC 就会向 MS 发送 DISCONNECT 消息 开始链路释放 8 被叫被呼叫时主叫关机 被叫被呼叫时主叫关机 分析 呼叫过程中 主叫关机 相当于主动挂断 分析过程同主叫主动挂断 实验问题 实验问题 1 在进行一次通信连接后 被叫开机 再进行主机呼叫 被叫方仍有振铃 解决办法 因为上一次通信链路还未释放 仍处于连接中 重新启动程序即可解决 2 实验中有时会出现主被叫按步骤建立连接但无法接通的情况 解决办法 重新启动学生平台程序即可解决 六 实验感想六 实验感想 被叫实验原理与主叫实验基本相同 只不过从主动方变为被动方 通过主叫实验与被 叫实验的重复操作过程再次加深了对本次实验内容 原理的理解和掌握 掌握了移动台被 叫的信令流程与呼叫释放时的信令流程 实验三实验三 900M GSM 手机实验手机实验 一 实验目的一 实验目的 1 了解 GSM 模块的基本功能 2 熟悉用 AT 命令控制 GSM 模块进行语音通信的流程 3 掌握 TEXT 模式和 PDU 模式下的短信收发命令 二 预备知识二 预备知识 1 SIM200 模块的主要特性 2 SIM200 模块的主要 AT 命令 三 实验仪器三 实验仪器 1 移动通信实验箱 一台 2 台式计算机 一台 3 GSM 网络有效 SIM 卡 学生自备 一张 四 实验原理四 实验原理 本实验主要围绕如何用 AT 命令来控制 SIM200 GSM 模块来实现语音通信和 TEXT PDU 模 式下的短信息收发 本实验所涉及的主要 AT 命令如下表所示 AT CREG 查询网络登录状态 AT CSQ查询接受信号强度 ATDT主叫拨号 ATA被叫摘机 ATH0主动挂机或终止电话呼叫 AT CCFC h 号码模式 呼叫转移 call forwarding 与控制 AT CLIP 0 或 1来电显示与控制 AT CMGF 0 或 1设置短信工作模式 AT CMGD 删除短信 AT CMGL 短信列表 AT CMGS 五 实验步骤五 实验步骤 1 通过串行口将实验箱和电脑连接 给实验箱上电 将与实验箱相连的电脑上的学生平台 程序打开 在主界面上双击 GSM 终端 实验图标 进入如下实验界面 2 在右边的空白栏输入接收短信的手机号码 11 位 3 在短消息收发栏输入要发送的短消息 如 123456 Hello 4 点击发送短消息 5 10 秒钟后 查看对应短信是否被手机收到 6 在手机上向实验箱回复短信 查看收到的消息内容 7 点击右下边的摘机图标 向另一台手机拨号 看另一台手机是否有来电显示 振铃 按 挂机图标可以挂机 如果另一台手机应答摘机 通过耳机 麦克风可以进行语音通话 8 手机也可以向实验箱发起电话呼叫 按右下边的摘机图标就可以进行通话 9 在左上边的透明数据发送栏中 输入 AT 命令 就可以通过 AT 命令直接控制短信收发 电话呼叫等过程 发 AT 命令时 必须选中 Tail 选项 代表 AT 命令的末尾必须添加回车 符号 所发送的 AT 命令本报告的 实验原理 部分 六 实验结果及分析 六 实验结果及分析 未用未用 AT 命令来控制命令来控制 SIM200 GSM 模块模块 1 发送信息界面 2 拨叫中 3 接通中 4 实验台主动挂断 5 手机方主动挂断 先显示 无人接听或对方 如图 1 随后处于命令状态 如图 2 图 1 图 2 6 实验台拨打自己电话时话筒未显示占线 问题 拨打电话时按信号强度健对方不知道被呼叫 关闭界面时电话仍在拨打中 7 手机拨打实验台 界面显示来电中 8 实验台接通 界面显示 电话接通 运用运用 AT 命令命令 一 查询网络登录状态 分析 此界面显示结果表示 登录成功 漫游 虽然实际不是漫游 但由于实验台仪器等 原因 出现 bug 显示错误 二 查询接受信号强度 分析 界面显示结果中的 CSQ 18 99 其中 18 代表接受信号强度指示值 99 代表网络的 误码率 三 主叫拨号 1 返回信息中的 OK 表示 接通或正在振铃 2 返回信息 NO CARRIER 表示 对方无人接听 3 返回信息 BUSY 表示 对方正忙 四 被叫摘机 分析 当显示 RING 或者来电号码时 可以发送摘机命令 分析 输入摘机命令 五 主动挂机或终止电话呼叫 分析 发送命令 主动挂断电话 六 呼叫转移与控制 1 设置呼叫转移命令 返回信息出现 bug 虽然显示错误 但实际是正确的 2 关闭呼叫转移功能 这一步必须设置 才能正确实现下一步控制 七 来电显示与控制 分析 返回信息出现 RING 时 说明来电话 当来电显示命令输入打开时 将显示来电 号码 8 短信操作 1 设置工作模式 分析 首先设置工作模式 我组设置的为 TEXT 模式 最初设置的为 PDU 由于实验设备原 因 此模式无法实现功能 2 显示未读信息 分析 设置的为删除已读信息 当时想删除全部信息 但当显示全部信息时有时会出现 bug 3 显示全部短信 删除 4 读短信内容 5 发送短信 七 实验注意事项七 实验注意事项 1 目前短信实验中 必须先做直接输入短信内容和号码发送的实验 AT 命令后做 若先 输入 AT 命令 则直接发短信栏可能会出现逻辑问题 实验箱自带软件的一个 bug 2 直接输入短信的命令反映时间可能在几秒到十几秒 3 本实验 AT 命令结尾的回车不用输入 但需要选定命令框后面的 Tail 4 发送短信内容时 0 x1A 的输入方法 首先发送短信内容 依然选勾 Tail 然后点发送 之后输入 1A 并选定命令框后面的 Hex Tail 点击发送 5 AT 命令发送短信时不建议选 PDU 模式 因不能直接输入文本格式 5 注意谨慎拆装 SIM 卡 勿造成塑料卡脱落 6 实验结束后小心拔下各连接线 捆好 按照原先摆放 清理实验台 八 实验心得 通过实验熟悉了 AT 命令的大致操作过程 由于设备 bug 原因一些实验结果会显示错误 比如插入 SIM 卡时显示漫游状态 信息编辑删除时出现了 error 等 经老师指导后大部分 问题都得到了解决 此次通过电脑实验箱设备模拟电话通信 让我了解了通话之间的大致 过程 第二部分 网络协议分析第二部分 网络协议分析 实验一 链路层帧格式分析实验一 链路层帧格式分析 一 一 实验目的实验目的 1 熟悉网络协议分析原理及分析软件使用 2 分析 Ethernet V2 标准规定 MAC 层帧结构 了解 IEEE802 3 标准规定的 MAC 层帧结构 和 TCP IP 的主要协议和协议的层次结构 二 二 实验内容实验内容 1 通过对截获帧进行分析 验证 MAC 层帧结构 2 初步了解 TCP IP 的主要协议和协议的层次结构 三 三 基本实验方法基本实验方法 1 运行 ping 命令产生网络数据帧并捕获 2 对网络协议数据的结构进行分析 四 实验原理实验原理 局域网近年来快速以太网 吉比特以太网和 10 吉比特以太网的飞速发展 采用 CSMA CD 接入方法的以太网已经在局域网市场中占有绝对优势 以太网几乎成为局域网 的同义词 常用的以太网 MAC 帧格式有两种标准 一种是 DIXEthernet V2 标准 另一种 是 IEEE 的 802 3 标准 ARP 协议时地址解析协议的简称 实际通信中 物理网络采用硬件地址进行报文传输 IP 地址不能被物理网络所识别 所以必须建立两种地址间的映射关系 这一过程称为地址 解析 用于将 IP 地址解析成硬件地址的协议就称为 ARP 协议 IP 协议是一种无连接 点对点的数据报传送协议 位于网络层 且能将来自底层的不 同物理网络帧统一为 IP 数据报提供给传输层使用 ICMP 是因特网控制报文协议的缩写 允许路由器或主机报告差错情况和提供有关信 息 用以调试和监视网络 在网络中 ICMP 报文将作为 IP 层数据报的数据 封装在 IP 数 据报中进行传输 五 实验步骤实验步骤 1 启动 Ethereal Wireshark 软件 2 在 Capture 菜单中选择 Options 菜单选项 在 Options 设置窗口中把捕获参 数设置为非混杂模式 3 点击 Start 按钮开始捕获数据包 当网络中无关数据过多时 可在捕获过滤器中 选择仅捕获带有本机 MAC 地址的帧 4 选择邻试验台的其他机器 IP 地址 进行 Ping 命令操作 待数据包基本稳定后点击 Stop 按钮 5 选中被捕获的一个数据包 在详细信息窗口中逐层观察各协议层的详细信息 6 分析 Ethernet 帧中的结构以及各项信息的含义 7 在开始菜单中点击 运行 选择邻试验台的其他机器 IP 地址 进行 Ping 命令 操作 待命令执行完毕 数据包基本稳定后点击 STOP 按钮停止捕获 当网络中 ARP 解 析过程较多时 会捕捉到其他机器的解析数据包 为了试验结果清晰 可以将捕获数据包 经过滤器设置为仅本机 IP 地址 8 选中被捕获的一个 ICMP 协议数据包 在详细信息窗口中观察并计入 IP 数据报的详 细信息 分析数据报结构以及各项信息的含义 六 六 实验结果实验结果 选中的一个数据包 ARP 数据包 七七 思考题思考题 1 挑选捕获的一个数据包 写出该数据包中 Ethernet 帧的结构以及各项信息的含义 答 Ethernet 帧结构 前导码 7B 帧前定界符 1B 目的地址 6B 源地址 6B 类型 2B 数据 46 1500B 帧校验 4B 2 挑选捕获的一组 ARP 数据包 画出以太网上 ARP 请求 应答的帧格式以及各项信息数 值 答 ARP 数据结构 以太网目的地址 6B 以太网源地址 6B 帧类型 2B 硬件类 型 2B 协议类型 2B 硬件地址长度 1B 协议地址长度 1B OP 2B 发送端以 太网地址 6B 发送端 IP 地址 4B 目的以太网地址 6B 目的 IP 地址 4B 3 捕获数据包的封装协议层次依次有哪些 答 数据包封装协议层次 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 实验二 网络层协议分析实验二 网络层协议分析 一 一 实验目的实验目的 1 分析 ARP 协议报文首部格式 掌握 ARP 协议工作原理 2 分析 IP 报文格式 3 了解 ICMP 协议的工作过程 二二 实验内容 实验内容 1 运行 ping 命令产生 ARP 解析过程 捕获网络数据帧 2 对 ARP IP ICMP 网络层数据包结构进行分析 三 三 实验原理补充实验原理补充 1 Ping 是 Windows 系列自带的一个可执行命令 利用它可以检查网络是否能够连通 用好它可以很好地帮助我们分析判定网络障碍 应用格式 Ping IP 地址 该命令还可以加 许多参数使用 具体是键入 Ping 按回车即可看到详细说明 2 Ping 的基本原理 向目标主机发送一个 ICMP 回声请求消息给目的地并报告是否 收到所希望的 ICMP 回声应答 1 在同一网段内 在主机 A 上运行 Ping 192 168 0 5 后 都发生了些什么呢 首先 Ping 命令会构建一个固定格式的 ICMP 请求数据包 然后由 ICMP 协议将这个 数据包连同地址 192 168 0 5 一起交给 IP 层协议 和 ICMP 一样 实际上是一组后 台运行的进程 IP 层协议将以地址 192 168 0 5 作为目的地址 本机 IP 地址作为 源地址 加上一些其他的控制信息 构建一个 IP 数据包 并想办法得到 192 168 0 5 的 MAC 地址 物理地址 这是数据链路层协议构建数据链路层的传输单元 帧所 必需的 以便交给数据链路层构建一个数据帧 关键就在这里 IP 层协议通过机器 B 的 IP 地址和自己的子网掩码 发现它跟自己属同一网络 就直接在本网络内查找这 台机器的 MAC 如果以前两机有过通信 在 A 机的 ARP 缓存表应该有 B 机 IP 与其 MAC 的映射关系 如果没有 就发一个 ARP 请求广播 得到 B 机的 MAC 一并交给 数据链路层 后者构建一个数据帧 目的地址是 IP 层传过来的物理地址 源地址则是 本机的物理地址 还要附加上一些控制信息 依据以太网的介质访问规则 将它们传 送出去 主机 B 收到这个数据帧后 先检查它的目的地址 并和本机的物理地址对比 如符合 则接收 否则丢弃 接收后检查该数据帧 将 IP 数据包从帧中提取出来 交给本机的 IP 层协议 同样 IP 层检查后 将有用的信息提取后交给 ICMP 协议 后者处理后 马上构建一个 ICMP 应答包 发送给主机 A 其过程和主机 A 发送 ICMP 请求包到主 机 B 一模一样 四 四 实验步骤实验步骤 1 在 Capture 菜单中选择 Start 菜单选项 重新开始捕获数据包 把捕获参数 设置为选择非混杂模式 此时在开始菜单中输入 arp d 和 ping 某主机 IP 地址 命令 ping 命令执行完毕并且数据捕获基本稳定后 点击 stop 按钮停止捕 获 2 根据捕获到的 ARP 数据包 分析 ARP 协议的地址解析过程 五 五 实验结果实验结果 关掉混杂模式时的 Ping 命令 ARP 数据包 Ee100 数据报 reply 0000 00 e0 4c 29 fe c7 00 e0 4c 36 d1 8a 08 00 45 00 L L6 E 0010 00 3c 02 d0 00 00 80 01 b6 2f c0 a8 00 38 c0 a8 8 0020 00 39 00 00 41 5c 02 00 12 00 61 62 63 64 65 66 9 A abcdef 0030 67 68 69 6a 6b 6c 6d 6e 6f 70 71 72 73 74 75 76 ghijklmn opqrstuv 0040 77 61 62 63 64 65 66 67 68 69 wabcdefg hi request 0000 00 e0 4c 36 d1 8a 00 e0 4c 29 fe c7 08 00 45 00 L6 L E 0010 00 3c 04 19 00 00 80 01 b4 e6 c0 a8 00 39 c0 a8 9 0020 00 38 08 00 39 5c 02 00 12 00 61 62 63 64 65 66 8 9 abcdef 0030 67 68 69 6a 6b 6c 6d 6e 6f 70 71 72 73 74 75 76 ghijklmn opqrstuv 0040 77 61 62 63 64 65 66 67 68 69 wabcdefg hi arp 0000 ff ff ff ff ff ff 00 e0 4c 29 fe c7 08 06 00 01 L 0010 08 00 06 04 00 01 00 e0 4c 29 fe c7 c0 a8 00 39 L 9 0020 00 00 00 00 00 00 c0 a8 00 38 8 六 思考题六 思考题 1 当 ping 一个局域网中不存在的机器时 会捕捉到什么样的数据包 答 如果 PING 一个不存在的主机 比如 192 168 0 7 不存在 Pinging 192 168 0 7 with 32 bytes of data Request timed out Request timed out Request timed out Request timed out Ping statistics for 192 168 0 7 Packets Sent 4 Received 0 Lost 4 100 lo