实验四ARP分析及路由协议分析

1、 计算机网络实验与学习指导基于Cisco Packet Tracer模拟器计算机科学与技术学院计算机网络实验报告年级 2013 学号2013434151 姓名 汪凡 成绩专业计算机科学与技术实验地点 C1-422 指导教师 常卓实验项目 实验3.3： ARP分析 实验3.5:路由协议分析 实验日 期 2016/5/6实验3.3： ARP分析一、实验目的掌握基本的ARP命令。熟悉ARP报文格式和数据封装方式。理解ARP的工作原理。二、实验原理（1） ARP简介1.什么是ARPARP，即地址解析协议。TCP/IP网络使用ARP实现IP地址到MAC地址 的动态解析。网络层使用逻辑地址（IP地址）作为

2、互联网的编址方案，但实际 的物理网络（以太网）采用硬件地址（MAC地址）来唯一识别设备。因此在 实 际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址（MAC地址）。ARP工作原理每个主机和路由器的内存中都设有一个ARP高速缓存，用于存放其他设 备的IP地址到物理地址的映射表。当主机欲向本局域网上其他主机发送IP包 时，先在本地ARP缓存中查看是否有对方的MAC地址信息。如果没有，则 ARP会在网络中广播一个ARP请求，拥有该目标IP地址的设备将自动发回一 个ARP回应，对应的MAC地址将记录到主机的ARP缓存中。考虑到一个网 络可能经常有设备动态加入或者撤出，并且更换设备的网卡或IP地址也

3、都会 引起主机地址映射发生变化，因此，ARP缓存定时器将会 删除在指定时间段 内未使用的ARP条目，具体时间因设备而异。例如，有些Windows操作系统 存储ARP缓存条目的时间为2mim但如果该条目在 这段时间内被再次使用， 其ARP定时器将延长至lOmin。ARP缓存可以提 高工作效率。如果没有缓存， 每当有数据帧进入网络时，ARP都必须不断请求地址转换，这样会延长通信时间，甚至造成网络拥塞。反之，保存时 间过长也可能导致离开网络或者更 改第3层地址的设备出错。ARP可解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射 问题。如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过

4、 ARP 找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送 给这个 路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。剩下的工作就由 下一个网 络来做。三、实验要求本实验对应的练习文件为“3-3 ARP协议分析.pka”，具体的网络拓扑 和地址分配如下。1 网络拓扑图（图3-11）图3 -l l ARP实验的网络拓扑 IP地址配置（表3-6）表3-6 IP地址配置表设备接口IP地址掩码默认网关PC0网卡192.168.1.1255.255.255.0192.168.1.254PCI网卡19216812255.255.255.01921681254PC2网卡192.168.1.3255.2

5、55.255.0192.168.1.254PC3网卡192.168.2.1255.255.255.0192.168.2.254PC4网卡192.168.2.2255.255.255.0192.1682254RouterOFaO/O192.168.1.254255.255J55.0NULLRouterOFaO/l192.168.2.254255.255.255.0NULL四、实验步骤、结果（程序+注释+截图）及分析1、任务一：在Packet Tracer中熟悉arp命令提示：在Packet Tracer中，arp命令只支持两个参数a和d。arp：不带参数，显示可用的选项。步骤1：访问主机的命令提

6、示符窗口步骤2：观察ARP缓存中条目的动态增减进入Simulation模式。设置Event List Filters只显示ICMP事件。PCOPhysical | Config Desktop Software/ServicesPacket Tracer PC Cominand. Line 1 0POpingfrom 192._18._1._2tiine=uin3TTL=128from 192 -1S8 _1.2tiine=iJinsTTL=128train 192 _ieB _1 _2tiine=lin3IIL=128froin 192-168-1-2tnne=UinsTTL=128ms19

7、2-168-1-20030 _f2eb.578eNo- ARP Entries FoundReplyReplyReplyReplyMiminLnn =in3 -bytEs=3ibytes=3-ibytEs=3iibytes=3iTypedynamicPOarp -dNo- ARP Entries FoundLostPOarp -aInternet AddressPackets: Sent4PReceived0 (0% loss)pMaxiinum =1ms, AverageCommand PromptPmgmg 19 - ItsS -1 with bytes o-t data:Pmg stat

8、istics tor 19 . ItiB . 1. :Approjcimate raimd trip times in zmlli-seconds:Physical Address2、任务二：使用Packet Tracer观察ARP的工作原理步骤1：捕获并观察ARP数据包的转发Event Li stVis.Time (sec)Last DeviceAt D hvi i： h| Type |0.000FCOICMPI0.000FCOAEP0.001FCOSwi tchlAEPJ0.002Swi tchlRuiiterUAEP0.002Swi tchlPCIAEP0.002Swi tchlFC2A

9、EP0.003PCISwi tchlAEP0.004Swi tchlFCOAEP0.004FCOICMP,1=Event Li stSelectVis.Time (sec)Last DevictAt Device0.005PCOSwi tchlICMP0.006Swi tchlPCIICMP0.007PCISwi tchlICMP0.008Swi tchlFCOICMP1.011FCOICMP11.012FCOSwi tchlICMP:1.013Swi tchlPCIICMP1.014PCISwi tchlICMP1.015Event ListSwi tchlFCOICMP1.1Vis.Tim

10、e (sec)Last DeviceAt II evi i： eType2.019PCOICMP2.020FCOSwitchlICMP2.021Swi tchlPCIICMP2.022FClSwitchlICMP2.023Swi tchlPCOICMP3.024PCOICMP|3.025FCOSwitchlICMP3.026Swi tchlPCIICMP3.027FClSwitchlICMP3. 028Swi tchlPCOICMPIFCO-|a|x|PhysicalConfigDesktopSoftware/Services |步骤2：研究ARP报文格式和封装方式步骤3：研究不同广播域内主机

11、间互访时的ARP执行过程Vis.T i m e (e e c )Last DeviceAt Devi ce0.000PCO0.000PCO0.000PCO0.001FCOSwi tchl0.001FCO0.002FCOSwi tchl0.002Swi tchlRouterO0.002Swi tchlPCI0.002Swi tchlFC2Event Li styp TIn一FAEIICAEI跪跪跪跪跪跪Time (sec)0. 003Swi tchlRcmterLIAKP0. 003Swi tchlFC1AKP0. 003Swi tchlFC2AKP0. 004RouterOSwi tchlAK

12、P0. 005Swi tchlFCOAKP0. 005FCOICMP0. 006FCUSwi tchlICMP0. 007Swi tchlFLuiiterUICMP0. 008RouterOSwi tchUICMPTime (sec.)Last DeviceAt D evi c eType0.010FC3Swi t cliD0.OilSw i t chLIRuuIhkLI0.012RouterOSwi tchl0.013Swi tchlFCO1.016FCO1.017FCOSwi tchl1.018Swi tchlRouter01.019RouterOSwitchO1.020Sw i t ct

13、iLIFC3Vis.Time (sec)Last DeviceAt Devi2.031FC3Swi tchO2.032Swi tchORunterU2.033RouterOSwi tchl2.034Swi tchlFCO3.035FCO3.036FCOSwi tchl3.037Swi tchlRunterU3.038RouterOSwi tchO3.039Swi tchOFC33.040PC3Swi tchO3.041Swi tchORoiit erO3.042RouterOSwi tchl3.043Swi tchlPCOICMPICMPICMPICMPICMPICMPICMPICMPICMP

14、五、实验遇到的困难及解决遇到的困难：操作不熟练，虽然可以完成实验，但原理理解不透彻。解决：老师提供给实验指导书，与同学一起讨论，重新回顾教材上的理论 知识。六、实验心得总结通过实验掌握了基本的ARP命令并不断地熟悉ARP报文格式和数据封装 方式以及理解了 ARP的工作原理。计算机科学与技术学院计算机网络实验报告年级2013 学号2013434151 姓名 汪凡 成绩专业计科实验地 Q422指导教师 常实验项目 实验3.5：路由协议分析实验日期2016/5/6一、实验目的理解网络路由，学习静态路由配置能力。理解RIP动态路由协议的工作原理。理解OSPF动态路由协议的工作原理。二、实验原理什么是路

15、由协议路由协议主要运行于路由器上，用于动态获得IP数据报的转发路径，即 建立路由表。Internet将路由协议分为两大类：内部网关协议 (Interior Gateway Protocol， IGP)和夕卜部网关协议(External Gateway Protocol， EGP)。 IGP 是在一个自治系统内部使用的路由选择协议，主要包括RIP和OSPF协议EGP用 于将路由选择信息传递到另一个自治系统，目前使用最多的是BGP-4。静态路由静态路由是指管理员人工配置路由表，它只适用于简单的网络环境。要 求管理员了解整个网络的拓扑信息和链路信息，并且当网络拓扑结构和链路 状态发生变化时，所有路由

16、器的路由表都需要人工进行调整修改。默 认路由 也是一种特殊的静态路由，是指当路由表中找不到匹配的出口表项 时，路由 器采取的路由选择。默认路由可减少路由表所占用的空间和搜索 路由表所用 的时间。RIPRIP (Routing Information Protocol)是最先得到广泛使用的内部网关协议，它是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。RIP中的“距离”定义 为“跳数每经过一个路由器则距离加1R1P要求网络中的每一个路由 器都要维护从它自己到其他每一个目标网络的距离记录，并每隔30s就和邻 居路由器交换自己的路由表。RIP使用UDP报文传送，其最大的优点就是实现 简单、开销较小，但存在

17、坏消息传递慢、仅适用于小型网络的缺点。为了改善RIP的不足，IETF于19 98年发布了 RIP2。RIP2支持子网路由选 择、 CIDR和组播，并提供了验证机制支持多播。OSPF (Open Shortest Path First，4.OSPF协议以及开放式最短路径优先）是IETF 在20世纪80年代末期开发的一种基于分布式链路状态的内部网关协议，用于 在 单一自治系统内决策路由。0SPF协议使用Dijkstra算法来计算最短路由 并直接使用IP数据报传送（协议字段值为89）。其工作原理是.当链路状态 发生变化时，该协议使用洪泛法向本自治系统中所有路由器发送与本路 由器 相邻的所有路由器的链

18、路状态信息，即本路由器都和哪些路由器相邻， 该链路的“度量”（Metric）,每个路由器接收到所有的链路状态信息后，可以 整个网络的拓扑，并利用Dijkstra算法计算到其他路由器的路径。三、实验要求PCISe 0/0/0拓扑图以及配置IP地址完成实验。O SeO/l/D四、实验步骤结G Se0/0/lGig0/10R-Outerseo/o/n（IP已分配好）R.outer4-FC4任务一：静态配置路由打开“3-5-1静态路由实验.pka”练习文件，观察网络拓扑，尝试为每 个路由器设计合理 的静态路由信息，使得网络中的任意两台主机都能连通，表3-10为参考答案。表3-10路由器静态路由配置信息

19、路_器NetworkMaskNext HopRouter 113.0.0.0255.0.0.0p192.168.1.214.0.0.0255.0.0.0192.168.1.2Router210.0.0.0255.0.0.0192.168.1.113.0.0.0255.0.0.0192.168.2.214.0.0.0255.0.0.0192.168.3.2Router310.0.0.0255.0.0.0192.168.2.114.0.0.0255.0.0.0192.168.2.1Router410.0.0.0255.0.0.0192.168.3.113.0.0.0255.0.0.0192.168

20、.3.1今 步骤 2:为每个路由器3己置路由表在拓扑工作区中单击Routel路由器，并进入其Config面板；单击Static按钮打开静态路由 配置区，按表3-9所示信息配置Routed的静态路由。然后，以同样的方式分别配置ROuter2、 Router3、Router4路由器的静态路由。配置完毕后，可使用右侧工具栏中的Inspect工具检查每台路由器的路由表 是否正确。今 步骤 3:检查路由酉己置是否正确单击位于PT Activity窗口下方的Check Results （检查结果）按钮检查 配置。如果显示为 100%则说明配置成功，否则使用ping程序或者Add Simple PDU方法，

21、分别测试任意两个主机的 连通性；通过跟踪数据报的转发过程，检查并排除路由配置故障，直到成功为止。任务二：观察路由环路问题在Router3和Router4间增加一条串行线，SeO/0/l 接口。并启用Rou野的网络挪议实口和Router4的修改Router2的静态路由，将通往10.0.0.0网络的下一跳接口改为192.168.2.2 （即 Router3的Se0/0/0接口）；修改Router3的静态路由，将通往10.0.0.0网络的下一跳接 口改为 192.168.4.2 （即 Router4 的 SeO/0/l 接口。上述操作实现了在ROuter2、Router3和Router4之间生成一条

22、通往10.0.0.0的路由 环路。步骤 2 :观察数据包在环路中的转发情况进入Simulation （模拟）模式。设置Event List Filters （事件列表过滤器）只显示ICMP事 件。单击Add Simple PDU （添加简单PDU）按钮，然后分 别单击PC4和PC 1 （让PC4发送一 个 ICMP 包给 PC 1）。单击 Capture/Forward观察该数据报文的转发情况。此时可以观察到发送报文在ROuter2、Routed和Ro*ter4三者之 间循环转发，像在绕圈，这就是路由环路问题。任务三：观察RIP路由协议的运行情况步骤1：打开“3-5-2 rip协议分析.pka

23、”练习文件，单击Simulation选项卡进入模拟模式。 可以使用位于Packet Tracer右侧工具栏的Inspect工具（放大镜）先观察每台路由器的路由表情 况。步骤2 :观察RIP数据报文的转发情况单击AutoCapture/Play （自动捕获/播放）按钮，自动运行模拟，此时可 观察到许多RIP 报文在各邻近路由器间周期交互。请注意，RIP周期性地与邻居交换路由表，因此，即使网络 中没有用户数据流量在发送，网络也会“充满”通信业务，使路由器获得如何转发数据包到其 目的地的最新情况。步骤3 :检查路由更新情况和RLP数据报文单击Reset Simulation重新进行模拟实验，并且进入

24、每个路由器清空其路由表。操作步骤 为.在路由器的CLI面板中输入en,回车；再输入clear ip route *，回车即可。单击Capture/Forward按钮，逐步控制模拟进程，当产生第一条RIP数据报时，单击数据 包信封，或者在Event List （事件列表）的Info （信息）列中单击彩色正方形，以打开PDU信 息窗口，检查这些路由更新数据包。使用OSI Model （OSI模型）选项卡视图和 Inbound/Outbound PDU Details （入站/出站PDU详细数据）选项卡视图可以更详细了解RIP报文 格式。跟踪路由信息的更新过程。当这些更新数据报到达邻居路由器后，使用

25、Inspect工具显示 这些路由器的路由表，观察其更新情况。任务四.观察OSPF路由协议的运行情况打开“ 3-5-3 ospf协议分析.pka ”练习文件，参照任务2的步骤，观察OSPF路由协议的 运行情况。值得注意的是，OSPF需要交换两种数据包：一种是Hello包，用于周期维护邻居状 态；另一种是链路更新的数据包。请 注意观察并区别两种数据包的传送范围。完成路由配置添加一条串行线修改router2的路由修改router3的路由PC4给PC1发包转发过程SeO/q/pRouter后 SeO/D/1曰 SeO/0/lSLSeO/O/ORouterRouteriSe0/0/0O SeO/O/1V

26、, S已。/0间SeOyOyO Route r：SeO/l/OGigOZSe0/10/lSe/Se0/0/l fWGjgo/o R.outer4、PC4PC0 5e0/l0/lGigO/0分 5e0/l/l0一 I 5 响 k 才0 如WORouterRouteriSe/Se0/0/lwGjgo/oRwtmM、 Fa0wPC4er39 SeO/0/1GigO/O/ PC3SeO/O/OJ RoPC4可以看到报文在router2,3,4之间循环转发，像在绕圈。RIP报文的转发情况I Event ListVis.Time (sec)Last DeviceAt DeviceTypel. 311Rou

27、ter1EIPvll. 312RuuIhkIRouterZEIPvl3. 486RouterZEIPvl3. 486RouterZEIPvl3. 486RouterZEIPvl3. 487RuuIhk2Router3EIPvl3. 487RuuIhk2Ruiiter4EIPvl3. 487RuuIhk2Router1EIPvl30.302Router1EIPvlJM -rr1：,D - _ _ 1D - - QDTP_-1二IjTReEet Simulati on | 研 CorLst：=Lnt DelaySimulation F：=Lnel挣i Event ListVis.Time (sec

28、)Last DeviceAt II evi i： eTypeInJ30.303FLouterlRouter2RIPvl32.940Router2RIPvl32.940Router2RIPvl32.940Router2RIPvl32.941FLouterSRuuterSRIPvl32.941FLouterSRouter4RIPvl32.941FLouterSRuuter1RIPvl56.728Ruuter1RIPvl56.729FLouterlRouter2RIPvlcn 1 deDOEvent Li stVis.Time (sec)Last DeviceAt II evi i： eTypeIn

29、59. 147RuutprRout er 1FUFvlSj4. 236RuutprlFUFvlSj4. 237Rout er 1RuuIhi-2FLEFvlSS.053RouterSFJFvlSS.053RouterSFJFvlSS.053RouterSFJFvlSS.054RuutprRuutprSFJFvlSS.054RuutprRuuIhk4FJFvlSS.054RuutprRouter1FJFvl1 1 CFiT P . . . 1PTD_.1212dCaptm_hd to:捉.114.045RuiiIhk2RuutHr4RIPvl捉.114.045FLuiiIhk2Router1EI

30、Pvl捉.142.315Router1EIPvl捉.142.316FLuuIhkIRouterZEIPvl捉.143.199RouterZEIPvl捉.143.199RouterZEIPvl捉.143.199RouterZEIPvl捉.143.200FLuiiIhk2Router3EIPvl143.200FLuiiIhk2RuutHr4EIPvl1 i1j -ririD . -1L.249.945RuuterlRuuterSRIFvlL.252.487RuuterSRIFvlL.252.487RuuterSRIFvlL.252.487RuuterSRIFvlL.252.488RuuterZRuuterSRIFvlL.252.488RuuterZRuiiter4RIFvlL.252.