华北电力大学--计算机网络实验报告

1、计算机网络实验报告( 2012-2013年度第二学期)实验名称： 计算机网络实验(课程设计) 院 系： 控制与计算机工程学院 班 级： 软件1002 班 学生姓名： 汪豪 学 号： 1101250220 成 绩： 指导教师： 设计周数： 1周 2013年 6月 目录实验一 数据链路层：以太网帧的构成1一、实验目的1二、实验环境配置1三、实验原理11 两种不同的MAC帧格式12 MAC层的硬件地址1四、实验方法与步骤1练习一：编辑并发送LLC帧1练习二：编辑并发送MAC广播帧2练习三：领略真实的MAC帧2练习四：理解MAC地址的作用2五、 实验结果与数据处理3练习一：编辑并发送LLC帧3实验截图

2、：3六、讨论与结论81、对实验结果、实验过程中的问题及处理方法等进行分析和讨论。82、思考题：8实验二 网络层：地址转换协议 ARP9一、实验目的9二、实验环境配置9三、实验原理91、使用IP协议的以太网中ARP报文格式92、ARP地址解析过程10四、实验方法与步骤10练习一：领略真实的ARP（同一子网）11练习二：编辑并发送ARP报文（同一子网）11练习三：跨路由地址解析（不同子网）12五、实验结果与数据处理12六、讨论与结论161、对实验结果、实验过程中的问题及处理方法等进行分析和讨论。162、思考题17实验三 网络层：网际协议IP18一、实验目的18二、实验环境配置18三、实验原理191

3、、IP报文格式192、IP分片193、IP路由表194、路由选择过程20四、实验步骤20练习一：编辑并发送IP数据报20练习二：特殊的IP地址21练习三：IP数据报分片23练习四：子网掩码与路由转发23五、 实验结果与数据处理24练习一：编辑并发送IP数据报24练习二：特殊的IP地址24练习三：IP数据报分片25练习四：子网掩码与路由转发25六、 讨论与结论26实验四 网络层：Internet控制报文协议ICMP27一、实验目的27二、实验环境配置27三、实验原理27目的不可达报文27源端抑制报文27超时报文28参数问题29改变路由29回送请求和回答29时间戳请求和回答29地址掩码请求和回答2

4、9路由询问和通告30四、实验方法与步骤30练习一：运行Ping命令30练习二：ICMP查询报文30练习三：ICMP差错报文31五、实验结果与数据处理33六、讨论与结论351、对实验结果、实验过程中的问题及处理方法等进行分析和讨论。352、思考题：35实验五 传输层：用户数据报协议UDP36一、实验目的36二、实验环境配置36三、实验原理361. UDP报文格式362. UDP单播与广播363. UDP校验和的计算37四、实验方法与步骤37练习一：编辑并发送UDP数据报37练习二：UDP单播通信37练习三：UDP广播通信38五、实验结果与数据处理39六、讨论与结论411、对实验结果、实验过程中的

5、问题及处理方法等进行分析和讨论。412、思考题41实验六 传输层：传输控制协议TCP42一、实验目的42二、实验环境配置42三、实验原理421. TCP报文格式422. TCP连接的建立433. TCP连接的释放434. TCP重传机制43四、实验方法与步骤43练习一：察看TCP连接的建立和释放43练习二：利用仿真编辑器编辑并发送TCP数据包44练习三：TCP的重传机制46五、实验结果与数据处理47六、讨论与结论49实验七 网络地址转换NAT50一、实验目的50二、实验环境配置50三、实验原理50四、实验方法与步骤51练习一：静态地址转换51练习二：动态地址转换52五、实验结果与数据处理54练

6、习一：静态地址转换54练习二：动态地址转换55六、讨论与结论551.对实验结果、实验过程中的问题及处理方法等进行分析和讨论。552.思考题55实验八 静态路由与路由信息协议RIP56一、实验目的56二、实验环境配置56三、实验原理561、静态路由562、RIP2报文格式573、距离矢量算法(DV算法)574、触发更新和水平分割58四、实验步骤58练习一：静态路由与路由表58练习二：领略动态路由协议RIPv259练习三：RIP的计时器59练习四：RIP的稳定性60五、 实验结果与数据处理61练习一：静态路由与路由表61练习二：领略动态路由协议RIPv262练习三：RIP的计时器63练习四：RIP

7、的稳定性63六、讨论与结论65实验一 数据链路层：以太网帧的构成一、实验目的1. 掌握以太网的报文格式2. 掌握MAC地址的作用3. 掌握MAC广播地址的作用4. 掌握LLC帧报文格式5. 掌握仿真编辑器和协议分析器的使用方法二、实验环境配置0三、实验原理1 两种不同的MAC帧格式常用的以太网MAC帧格式有两种标准：一种是DIX Ethernet V2标准，另一种是IEEE的802.3标准。目前MAC帧最常用的是以太网V2的格式。下图画出了这两种不同的MAC帧格式。2 MAC层的硬件地址1) 在局域网中，硬件地址又称物理地址或MAC地址，它是数据帧在MAC层传输的一个非常重要的标识符。2) 网

8、卡从网络上收到一个 MAC 帧后，首先检查其MAC 地址，如果是发往本站的帧就收下；否则就将此帧丢弃。这里“发往本站的帧”包括以下三种帧：l 单播(unicast)帧（一对一），即一个站点发送给另一个站点的帧。l 广播(broadcast)帧（一对全体），即发送给所有站点的帧(全1地址)。l 多播(multicast)帧（一对多），即发送给一部分站点的帧。四、实验方法与步骤练习一：编辑并发送LLC帧1. 主机A启动仿真编辑器，并编写一个LLC帧(选择MAC帧，协议类型和数据长度填写001F)。目的MAC地址：主机B的MAC地址。源MAC地址：主机A的MAC地址。协议类型和数据长度：填写001F

9、。控制字段：填写02。用户定义数据/数据字段： AAAAAAABBBBBBBCCCCCCCDDDDDDD。2. 主机B重新开始捕获数据。3. 主机A发送编辑好的LLC帧。4. 主机B停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机A所发送的LLC帧，分析该帧内容。5. 将第1步中主机A已编辑好的数据帧修改为“未编号帧”（将控制字段修改为03），重做第2、3、4步。练习二：编辑并发送MAC广播帧1. 主机E启动仿真编辑器。2. 主机E编辑一个MAC帧：目的MAC地址：FFFFFF-FFFFFF。源MAC地址：主机E的MAC地址。协议类型或数据长度：大于0x0600。数据字段：编辑长度在461500字节之间

10、的数据。3. 主机A、B、C、D、F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（源MAC地址为主机E的MAC地址）。4. 主机E发送已编辑好的数据帧。5. 主机A、B、C、D、F停止捕获数据，察看捕获到的数据中是否含有主机E所发送的数据帧。练习三：领略真实的MAC帧1. 主机B启动协议分析器，新建捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（提取ICMP协议）。2. 主机A ping主机B，察看主机B协议分析器捕获的数据包，分析MAC帧格式。3. 将主机B的过滤器恢复为默认状态。练习四：理解MAC地址的作用1. 主机B、D、E、F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（源MA

11、C地址为主机A的MAC地址）。2. 主机A ping 主机C。3. 主机B、D、E、F上停止捕获数据，在捕获的数据中查找主机A所发送的数据帧，并分析该帧内容。5、 实验结果与数据处理练习一：编辑并发送LLC帧 控制字段：填写02。l 记录实验结果帧类型发送序号N（S）接受序号N（R）MAC139控制字段：填写03未编号帧。l 记录实验结果帧类型发送序号N（S）接受序号N（R）MAC132实验截图：练习1练习2练习2练习2练习3练习3练习4练习4练习4六、讨论与结论1、对实验结果、实验过程中的问题及处理方法等进行分析和讨论。（1）当服务器在传数据时，打开协议分析器的接收窗口，缓冲区很快就满了。（

12、2）通过特定的过滤器能够方便找到接收到的帧。2、思考题：（1）为什么IEEE802标准将数据链路层分割为MAC子层和LLC子层？IEEE802参考模型将数据链路层划分为两个子层，媒体访问控制MAC 子层和逻辑链路控制 LLC 子层。 MAC 子层与物理层相关联，而LLC子层则完全独立出来，为高层提供服务，这样就实现了物理层和数据链路层的完全独立，解决了l SO制定的计算机网络 7 层参考模型（即OSI模型）中局域网物理层和数据链路层不能完全独立的问题（2）为什么以太网有最短帧长度的要求？下面我们来估计在最坏情况下，检测到冲突所需的时间。1） A和B是网上相距最远的两个主机，设信号在A和B之间传

13、播时延为，假定A在t时刻开始发送一帧，则这个帧在t+时刻到达B，若B在t+时刻开始发送一帧，则B在t+时就会检测到冲突，并发出阻塞信号。2） 阻塞信号将在t+2时到达A。所以A必须在t+2时仍在发送才可以检测到冲突，所以一帧的发送时间必须大于2。3） 按照标准，10Mbps以太网采用中继器时，连接最大长度为2500米，最多经过4个中继器，因此规定对于10Mbps以太网规定一帧的最小发送时间必须为51.2s。4） 51.2s也就是512位数据在10Mbps以太网速率下的传播时间，常称为512位时。这个时间定义为以太网时隙。512位时=64字节，因此以太网帧的最小长度为512位时=64字节。实验二

14、 网络层：地址转换协议 ARP一、实验目的1. 掌握ARP协议的报文格式2. 掌握ARP协议的工作原理3. 理解ARP高速缓存的作用二、实验环境配置三、实验原理1、使用IP协议的以太网中ARP报文格式 字段说明：硬件类型：表示硬件类型，例如：1表示以太网。协议类型：表示要映射的协议类型，例如 0x0800表示IP地址。硬件长度：指明硬件地址长度，单位是字节，MAC是48位，长度是6个字节。协议长度：高层协议地址的长度，对于IP地址，长度是4个字节。操作字段：共有二种操作类型，1表示ARP请求，2表示ARP应答。发送方MAC：6个字节的发送方MAC地址。发送方IP： 4个字节的发送方IP地址。目

15、的MAC： 6个字节的目的MAC地址。目的IP： 4个字节的目的IP地址。2、ARP地址解析过程四、实验方法与步骤主机B启动静态路由服务（方法1：在命令行方式下：开始-运行-cmd，输入“staticroute_config”。方法2：控制面板-管理工具-服务-Routing and Remote Access，改为手动或自动，应用、启动）。按照拓扑结构图连接网络（由指导教师完成），小组（A-F 6人）按要求确定IP分配方案，使用拓扑验证检查连接的正确性。IP分配要求：如下图所示（以第一组为例），主机B实现路由器功能，主机B两个网卡分配两个网络的IP（172.16.11.1和172.16.12

16、.1），A、B（网卡1）、C、D划入一个网络，B（网卡2）、E、F划入另外一个网络。建议IP分配时设计实现172.16.11.0和172.16.12.0两个网络。练习一：领略真实的ARP（同一子网）1. 主机A、B、C、D、E、F在命令行下运行“arp -a”命令，察看ARP高速缓存表，并回答以下问题：l ARP高速缓存表由哪几项组成？2. 主机A、B、C、D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ARP、ICMP）。3. 主机A、B、C、D在命令行下运行“arp -d”命令，清空ARP高速缓存。4. 主机A ping 主机D。5. 主机A、B、C、D停止捕获数据，并立即在

17、命令行下运行“arp -a”命令察看ARP高速缓存。l 结合协议分析器上采集到的ARP报文和ARP高速缓存表中新增加的条目，简述ARP协议的报文交互过程以及ARP高速缓存表的更新过程。练习二：编辑并发送ARP报文（同一子网）1. 在主机E上启动仿真编辑器，并编辑一个ARP请求报文。其中：MAC层：目的MAC地址：设置为FFFFFF-FFFFFF。源MAC地址：设置为主机E的MAC地址。协议类型或数据长度：0806。ARP层：发送端MAC地址：设置为主机E的MAC地址。发送端IP地址：设置为主机E的IP地址。目的端MAC地址：设置为000000-000000。目的端IP地址：设置为主机F的IP地

18、址。2. 主机B、F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ARP协议）。3. 主机E、B、F在命令行下运行“arp -d”命令，清空ARP高速缓存。4. 主机E发送已编辑好的ARP报文。5. 主机B、F停止捕获数据，分析捕获到的数据，进一步体会ARP报文交互过程。练习三：跨路由地址解析（不同子网）1. 主机A、B、C、D、E、F在命令行下运行“arp -d”命令，清空ARP高速缓存。2. 主机A、B、C、D、E、F重新启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（提取ARP、ICMP）。3. 主机A ping 主机E。4. 主机A、B、C、D、E、F停止数据捕获

19、，察看协议分析器中采集到的ARP报文，并回答以下问题：五、实验结果与数据处理练习1练习1练习2练习2练习2练习3练习3练习3六、讨论与结论1、对实验结果、实验过程中的问题及处理方法等进行分析和讨论。（1）不可以，ARP报文的存活空间只限在子网内，因为ARP报文的请求是在网关下的数据请求，脱离子网ARP报文也就自动失效，根本毫无意义。（2）ARP地址解析在在跨越子网通信中作用是解析网关的MAC地址，ARP本身无法跨跃不同的网段（3）练习2：主机A、B、C、D、F都收到ARP请求包，主机F给出了ARP响应包。主机A、C、D都能收到ARP请求包，因为主机B、C、D与主机E处于同一网段，ARP请求包进

20、行广播，所以主机A、C、D都能收到ARP请求包 （4）ARP协议的报文交互过程以及ARP高速缓存表的更新过程：假设网络中的主机A要和主机B交换数据，首先主机A要得到主机B的IP地址和MAC地址的映射关系，工作过程如下：1）ARP模块接收来自上层的协议（IP）的数据报后，提取其目的的IP地址。 2）主机A检查自己的高速缓存中的ARP表，判断ARP表中是否存有主机B的IP地址与MAC地址的映射关系。如果找到则完成ARP地址解析；如果没有找到，则转至3）。3）主机A广播含有自身IP地址与MAC地址映射关系的请求信息包，请求解析主机B的IP的地址与MAC地址映射关系。4）主机A等待接收ARP应答。5）

21、如果主机A没有收到ARP应答，则停止发送数据报；如果收到ARP应答，执行66）主机A收到主机B的响应信息，使用应答中的物理地址（MAC）作为数据报的mac地址，并将主机B的IP地址与MAC地址的映射关系存入自己的ARP表中，从而完成主机B的ARP地址解析。2、思考题（1）哪些主机收到了ARP请求？哪台主机给出了ARP响应包？ 答：主机B、C、D、E、F都收到了ARP请求，主机E给出了ARP响应包。 （2）比较ARP协议在同网段内解析和跨网段的解析有什么异同？ 答：相同点：都是广播发送ARP请求报文。不同点：主要在于网关的作用发挥。如果ARP请求是跨网段时由路由器来回答该请求 。 （3）ARP分

22、组的长度是固定的吗？试加以解释。 答：不是。ARP报文格式对任何协议和硬件地址都是充分通用的，对于不同的网络，ARP分组的长度可能不同。ARP分组中含有HTYPE（硬件类型）字段，用来定义运行ARP的网络类型（例如以太网是类型1），ARP分组中包含HLEN（硬件长度）字段，用来定义以字节为单位的物理地址长度（例如以太网为6）。ARP分组中包含SHA（发送端硬件地址）和THA（目标硬件地址）用来定义物理地址，这两个字段都是可变长度字段。 （4）试解释为什么ARP高速缓存每存入一个项目就要设置10-20分钟的超时计时器。这个 时间设置得太大或太小会出现什么问题？ 答：超时计时器用来维护ARP高速缓

23、存，在一段时间内如果表中的某一项没有使用，就会被删除，这样可以大大减少ARP缓存表的长度，加快查询速度。时间设置得太大就会导致ARP缓存表的长度过长或者过旧，IP地址与MAC地址的映射关系可能已经发生改变，但ARP缓存表却还没更新。时间设置得太小会导致ARP高速缓存更改过于频繁，从而导致ARP广播数据包在网络上大量出现，增加网络流量，并降低了工作速度。 （5） 至少举出两种不需要发送ARP请求分组的情况。答：当目的IP在ARP高速缓存中有对应的项目或者目的IP是广播地址时都不用发送ARP请求。实验三 网络层：网际协议IP一、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.

24、 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分片过程二、实验环境配置三、实验原理1、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2、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

25、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。3、IP路由表大部分网络层设备（包括PC机、三层交换机、路由器等）都存储着一张记录路由信息的表格，称为路由表。一张路由表由许多表项组成。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。路由表匹配顺序如下：l 直接交

26、付：路由表项的“目的地址”字段是交付主机的本网络地址。l 特定主机交付：路由表项的“目的地址”字段是某台特定主机的IP地址。l 特定网络交付：路由表项的“目的地址”字段是另一个网络的地址。l 默认交付：路由表项的“目的地址”字段是一个默认路由器（默认网关）。4、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（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”，

27、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：四、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。练习一：编辑并发送IP数据报1. 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B的MAC地址（网卡1）。 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。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。校验和：在其他所有字段填充完毕后计算并填充。【说明】先使用仿真编

28、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。l IP在计算校验和时包括哪些内容？2. 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。3. 主机A发送第1步中编辑好的报文。4. 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：l 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。5. 将第1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。6. 主机B

29、、E重新开始捕获数据。7. 主机A发送第5步中编辑好的报文。8. 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：l 主机B、E是否能捕获到主机A所发送的报文？简述产生这种现象的原因。 练习二：特殊的IP地址1. 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：172.16.11.255。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B的MAC地址（对应于172.16.11.1接口的MAC）。源

30、MAC地址：A的MAC地址。源IP地址：A的IP地址。目的IP地址：172.16.12.255。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172.16.11.2接收和发送的所有IP数据包，设置地址过滤条件如下：172.16.11.2<->Any）。（4）主机B、C、D、E、F开始捕获数据。（5）主机A同时发送这两个数据报。（6）主机B、C、D、E、F停止捕获数据。l 记录实验结果主机号收到IP数据报1收到IP数据报2l 结合实验结果，简述直接广播地址的作用。2. 受限广播地址（1）主机A编辑一个IP数据报

31、，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：255.255.255.255。校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。（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，捕获172.16.11.2接收和发送的所有IP数据包，设置地址过滤条件如下：172.16.11.2<->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。l 记录实验结果主机号收到主机A发送的IP数据报未收到主机A发送的IP数据报l 结合实

32、验结果，简述受限广播地址的作用。3. 环回地址（1）主机F重新启动协议分析器开始捕获数据并设置过滤条件（提取IP协议）。（2）主机E ping 127.0.0.1。（3）主机F停止捕获数据。l 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？练习三：IP数据报分片1. 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)。2. 在主机A上，执行命令ping -l 4000 172.16.12.2。3. 主机A、B、E停止捕获数据。在主机E上重新定义过滤条件（取一个ICMP数据包，按照其IP层的Identification字段设置过

33、滤），如图所示：l 将ICMP报文分片信息填入下表，分析表格内容，理解分片的过程。字段名称分片序号1分片序号2分片序号3Identification字段值More fragments字段值Fragment offset字段值传输的数据量4. 主机E恢复默认过滤器。主机A、B、E重新开始捕获数据。5. 在主机A上，执行命令ping -l 2000 172.16.12.2。6. 主机A、B、E停止捕获数据。察看主机A、E捕获到的数据，比较两者的差异，体会两次分片过程。练习四：子网掩码与路由转发1. 所有主机取消网关。2. 主机A、C、E设置子网掩码为255.255.255.224，主机B（172.

34、16.11.1）、D、F设置子网掩码为255.255.255.240。3. 主机A ping 主机B（172.16.11.1），主机C ping 主机D（172.16.11.4），主机E ping 主机F（172.16.12.3）。l 记录实验结果是否ping 通主机A-主机B主机C-主机D主机E-主机Fl 请问什么情况下两主机的子网掩码不同，却可以相互通信？5、 实验结果与数据处理练习一：编辑并发送IP数据报1、IP在计算校验和时包括哪些内容？IP报文中的首部4、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。报文数

35、据发生变化。发生变化的字段有：“生存时间”和“首部校验和”。原因：主机B为路由器，数据包每经过一路由器“生存时间”字段的值会减1，并重新计算校验和。8、主机B、E是否能捕获到主机A所发送的报文？简述产生这种现象的原因。 主机B对应于172.16.0.42的接口可以捕获到主机A所发送的报文；主机B对应于172.16.1.42的接口和主机E不能捕获到主机A所发送的报文；原因：当“生存时间”字段的值减至为0时，路由器将该报文丢弃不进行转发。练习二：特殊的IP地址1、直接广播地址记录实验结果主机号收到IP数据报1主机B的接口1（172.16.0.42）、主机C、主机D收到IP数据报2主机B的接口2（1

36、72.16.1.42）、主机E、F；主机B的接口1（172.16.0.42）、主机C、主机D（以上三主机因为与主机A同在一个交换模块上）结合实验结果，简述直接广播地址的作用。路由器使用这种地址把一个分组发送到一个特定网络上的所有主机。所有的主机都会收到具有这种类型目的地址的分组。2、 受限广播地址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（172.16.0.42）、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（172.16.1.42）、主机E、主机F结合实验结果，简述受限广播地址的作用。这个地址用于定义在当前网络上的广播地址。一个主机若想把报文发送给所有其他主机，就

37、可使用这样的地址作为分组中的目的地址。但路由器把具有这种类型地址的分组阻挡住，使这样的广播只局限在本地网络。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？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。练习三：IP数据报分片字段名称分片序号1分片序号2分片序号3Identification字段值505950595059More fragments字段值110Fragment offset字段值0185370传输的数据量148014801048练习四：子网掩码与路由转发是否ping 通主机A-主

38、机B是主机C-主机D是主机E-主机F是请问什么情况下两主机的子网掩码不同，却可以相互通信？子网地址（主机地址与子网掩码的AND运算结果）相同，就可以相互通信。6、 讨论与结论1.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？在局域网中，硬件地址又称为物理地址或MAC地址（因为这种地址应用在MAC帧中），802标准为局域网规定了一种48bit的全球地址，是指局域网上每一台计算机所插入的网卡上固化在ROM中的地址。当我们把整个因特网看成一个单一的、抽象的网络时，IP地址就是给每个连接在因特网上的设备分配一个在全世界范围是唯一的32bit的标识符。硬件地址与IP地址的区别如下：从层次的

39、角度看，物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址。在发送数据时，数据从高层下到底层，然后才到通信链路上传输。使用IP地址的IP数据报一旦交给了数据链路层，就被封装成MAC帧了。MAC帧在传输时使用的源地址和目的地址都是硬件地址，两个硬件地址都写在MAC帧的首部中。连接在通信链路上的设备在接收MAC帧时，其根据是MAC帧首部中的MAC地址。在数据链路层看不见隐藏在MAC帧的数据中的IP地址。只有在剥去MAC帧首部和尾部后将MAC层的数据上交给网络层后，网络层才能在IP数据报的首部中找到源IP地址和目的IP地址。在IP层抽象的互联网上只能看到IP数据报。路由过

40、程根据目的IP地址的网络号进行路由选择。尽管互联在一起的网络硬件地址体系各不相同，但IP层抽象的互联网却屏蔽了下层这些很复杂的细节，只有我们在网络层上讨论问题，就能够使用统一的、抽象的IP地址研究设备之间的通信。2.不同协议的MTU的范围从296到65535，使用大的MTU有什么好处？使用小的MTU有什么好处？使用大的MTU可以在较少的报文中包含较多的数据，报文数量的减少可以降低路由器的负荷。异构网络传输时，使用小的MTU可以减少路由器的分片。3.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？缺点是什么？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

41、是：首先，所有将数据封装在IP数据报中的高层协议（如TCP），都有覆盖整个分组的校验和。因此，IP数据报的校验和就不必再检验所封装的数据部分。其次，每经过一个路由器，IP数据报的首部就要改变一次，但数据部分不改变。因此校验和只对发生变化的部分进行检验。若检验包含数据部分，则每个路由器必须重新计算整个分组的校验和，这就表示每一个路由器要花费更多的处理时间。这样做的最大缺点是：在数据报转发过程中不能及时发现数据报中的数据部分错误，只有在数据报交付到目的地后才发现数据报中的数据部分错误。实验四 网络层：Internet控制报文协议ICMP一、实验目的a) 掌握ICMP协议的报文格式b) 理解不同类型

42、ICMP报文的具体意义c) 了解常见的网络故障二、实验环境配置三、实验原理目的不可达报文 类型：3代码：0至15检验和未使用（全0）收到的IP数据报的一部分，包括IP首部以及数据报数据的前8个字节源端抑制报文 类型：4代码：0检验和未使用（全0）收到的IP数据报的一部分，包括IP首部以及数据报数据的前8个字节超时报文 类型：11代码：0或1检验和未使用（全0）收到的IP数据报的一部分，包括IP首部以及数据报数据的前8个字节参数问题类型：12代码：0或1检验和指针未使用（全0）收到的IP数据报的一部分，包括IP首部以及数据报数据的前8个字节改变路由类型：5代码：0到3检验和目标路由器IP地址收到

43、的IP数据报的一部分，包括IP首部以及数据报数据的前8个字节回送请求和回答类型：8或0代码：0检验和标识符序号由请求报文发送；由回答报文重复时间戳请求和回答类型：13或14代码：0检验和标识符序号原始时间戳接收时间戳发送时间戳地址掩码请求和回答类型：17或18代码：0检验和标识符序号地址掩码路由询问和通告类型：10代码：0检验和标识符序号类型：9代码：0检验和地址数地址项目长度寿命路由器地址1优先级1路由器地址2优先级2.四、实验方法与步骤主机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。练习一：

44、运行Ping命令1. 主机B、E、F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）。2. 主机A ping主机E（172.16.12.2）。3. 主机B、E、F停止捕获数据，察看捕获到的数据，并回答以下问题：l 捕获的报文对应的“类型”和“代码”字段分别是什么？l 分析报文中的哪些字段保证了回送请求报文和回送应答报文的一一对应？练习二：ICMP查询报文1. 主机A启动仿真编辑器，编辑一个ICMP时间戳请求数据帧发送给主机C（172.16.11.3）。MAC层：目的MAC地址：C的MAC地址。源MAC地址：A的MAC地址。协议类型或数据长度：0800。 IP层：总长度

45、：包含IP层和ICMP层长度。高层协议类型：1。校验和：在其他字段填充完毕后计算并填充。源IP地址：A的IP地址。目的IP地址：C的IP地址。 ICMP层：类型：13。代码字段：0。校验和：在ICMP层其他字段填充完毕后，计算并填充。 其他字段使用默认值。2. 主机C启动协议分析器进行数据捕获，并设置过滤条件（提取ICMP协议）。3. 主机A发送已编辑好的数据帧。4. 主机C停止捕获数据。察看主机C捕获到的数据，并填写下表：时间戳请求报文时间戳应答报文ICMP字段名字段值ICMP字段名字段值类型13类型14标识号0标识号0序列号0序列号0发起时间戳0发起时间戳0接收时间戳0接收时间戳31420

46、99713发送时间戳0发送时间戳3142099713练习三：ICMP差错报文1. 目的端不可达（1）主机B、C、E、F启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提取ICMP）。（2）在主机A上ping 172.16.2.10（不存在的IP）。 （3）主机B、C、E、F停止捕获数据。察看捕获到的数据，并回答以下问题：l 捕获到的是哪一种目的端不可达报文？注：ICMP不可达代码值码值描述0网络不可达1主机不可达2协议不可达3端口不可达4需要分片但DF置位5源寻址失败6目的网络未知7目的主机未知8源主机被隔离9与信宿网络的通信被禁止10与信宿主机的通信被禁止11对请求的服务类型，网络不可达12对请求的

47、服务类型，主机不可达2. 超时（1）在主机D上启动仿真编辑器，编写一个发送给主机E（172.16.12.2）的ICMP数据帧。其中：MAC层：目的MAC地址：主机B的MAC地址（对应于172.16.11.1接口的MAC）。 源MAC地址：D的MAC地址。协议类型或数据长度：0800。IP层：总长度：包含IP层和ICMP层长度。TTL：0。高层协议类型：1。校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。源IP地址：D的IP地址。目的IP地址：E的IP地址。ICMP层：类型：8。代码字段：0。校验和：在ICMP其他字段填充完毕后，计算并填充。 其他字段使用默认值。（1）主机B、E、F启动协议分析器捕获

48、数据，并设置过滤条件（提取ICMP协议）。（2）主机D发送已编辑好的数据帧。（3）主机B、E、F停止捕获数据，察看并分析捕获到的数据。 （4）主机B在命令行方式下输入recover_config命令，停止静态路由服务。五、实验结果与数据处理六、讨论与结论1、对实验结果、实验过程中的问题及处理方法等进行分析和讨论。l 捕获的报文对应的“类型”和“代码”字段分别是什么？回显请求报文：类型：8、代码：0；回显应答报文：类型：0、代码：0。l 分析报文中的哪些字段保证了回送请求报文和回送应答报文的一一对应？标识符和序列号两个字段。2、思考题：1.为什么要限制由失效的ICMP差错报文再产生一个ICMP报

49、文？答：这一规则是为了防止过去允许ICMP差错报文对广播分组响应所带来的广播风暴。2.主机A向主机B发送数据报，主机B从未收到该数据报，而主机A也从未收到出问题的通知。试给出可能发生情况的两种不同解释。答：主机A与主机B位于两个不同网段通过路由器连接在一起，路由器的协议栈出现故障时。3.试用表说明什么样的ICMP报文是由路由器发送出的，什么样的ICMP报文是由非目的主机发送出的，以及什么样的ICMP报文是由目的主机发送出的。答：路由器发出：网络不可达、主机不可达、对主机重定向等； 源主机发出：回显请求等； 目的主机发出：回显应答、端口不可达等。实验五 传输层：用户数据报协议UDP一、实验目的1

50、. 掌握UDP协议的报文格式2. 掌握UDP协议校验和的计算方法3. 理解UDP协议的优缺点二、实验环境配置三、实验原理1. UDP报文格式每个UDP报文称为一个用户数据报（User Datagram）。用户数据报分为两个部分：UDP首部和UDP数据区。0 16 31(比特)源端口目的端口报文长度校验和数据2. UDP单播与广播在UDP单播通讯模式下，客户端和服务端之间建立一个单独的数据通道。从一台服务端传送出的数据包只能由一个客户端接收。众所周知，UDP协议是不可靠的，数据包可能在传输过程中丢失、重复、没有按照发送顺序到达，而且作为UDP数据包，其大小还受限于数据包的最大上限。在UDP广播通

51、讯模式下，一个单独的数据包拷贝发送给网络上所有主机。当不能明确具体的服务器，而又要求该服务时，UDP广播提供了传输不区分种类的消息的便捷方式。在多数情况下UDP广播仅仅作为本地网络通信形式。受限的广播地址是255.255.255.255。该地址用于主机配置过程中IP数据报的目的地址，此时，主机可能还不知道它所在网络的网络掩码，甚至连它的IP地址也不知道。在任何情况下，路由器都不转发目的地址为受限广播地址的数据报，这样的数据报仅出现在本地网络中。已知网络主机的IP地址和子网掩码，可以算出指向主机所在子网的广播：子网广播地址 =（主机IP）“或”（子网掩码取反）。3. UDP校验和的计算下图给出了

52、一个计算UDP校验和的例子。这里假定用户数据报的长度是15字节，因此要添加一个全0的字节。四、实验方法与步骤练习一：编辑并发送UDP数据报1.本练习将主机A和B作为一组，主机C和D作为一组，主机E和F作为一组。2.主机A打开仿真编辑器，编辑发送给主机B的UDP数据报。3.在主机B上启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提取UDP协议）。4.主机A发送已编辑好的数据报。5.主机B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：UDP单播通信1. 主机B、C、D、E、F上启动“开始/程序/网络协议仿真教学系统 通用版/工具/UDP工具”，作为服务器端，监听端口设置为2483。2. 主机C、E上启动协议分析器开始捕获数据。3. 主机A上启动“开始/程序/网络协议仿真教学系统 通用版/工具/UDP工具”，作为客户端，以主机C的IP为目的IP地址，以2483为端口，填写数据并发送。4. 察看主机B、C、D、E、F上的“UDP工具”接收的信息。l 哪台主机上的“UDP工具”接收到主机A发送的UDP报文？5. 察看主机C协议分析器上的UDP报文，并回答以下问题：l UDP是基于连接的协议吗？阐述此特性的优缺点。l UDP报文交互中含有确认报