TCP 实验二排错工具-Ping和Trace

电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：日期：2013年12月2日实验项目名称： 排错工具--Ping和Trace 报告评分： 教师签字：

一、实验原理“PING”这个名字源于声纳定位操作。PING程序的目的是测试另一台主机是否可达，它发送ICMP回送请求报文给被测主机，并等待返回的ICMP回送应答或差错报告报文。ICMP协议（RFC792）是IP协议的辅助协议，提供差错报告和查询机制。一台主机的可达性不仅取决于IP层是否可达，还取决于使用的高层协议及端口号。仅当被测主机可达时，PING程序才能收到返回的ICMP回送应答报文，并能测出到该主机的往返时间。如果被测主机不可达，PING程序会收到一些ICMP差错报告报文，甚至收不到任何返回信息。根据ICMP差错报告报文的类型可粗略判定主机不可达的原因。不同的物理网络具有不同的最大传送单元（MTU）值，因此可能需要对IP分组进行分片操作使其能够通过这些物理网络。当IP分组被分片时，需要修改分组头中的标志、分片偏移和总长度值，其余各字段将被复制到所有分片中。已经分片的IP分组在遇到具有更小MTU的网络时还会被再次分片。TTL字段是由发送端初始设置在IP分组首部中的一个8bit字段，不同操作系统上的不同应用程序指定的TTL初始值不同。路由器在转发每个IP分组时需要将该分组的TTL值减1或减去该分组在路由器中停留的秒数。由于大多数路由器转发IP分组的时延都小于1秒钟，因此TTL最终成为一个跳站计数器，即分组每经过一台路由器其TTL值被减1。TTL字段的目的是为了防止分组在选路时被无休止的转发。当路由器收到一份需转发的IP分组时，如果该分组的TTL值为1，路由器则丢弃该分组，并向分组源发送一份ICMP的TTL超时报文。TRACE程序使用IP分组首部的TTL字段（生存时间）和ICMP报文，让使用者可以看到IP分组从一台主机传到另一台主机所经过的路由。TRACE程序首先发送一份TTL值为1的IP分组给目的主机，处理该IP分组的第1个路由器即会返回一份以自己的IP地址为源的携带有ICMP超时报文的IP分组，这样TRACE程序就得到了该路径中第1个路由器的IP地址。然后，TRACE程序发送一份TTL值为2的IP分组，同样又可获得该路径中第2个路由器的IP地址。TRACE程序不断增加所发送IP分组的TTL值直至IP分组到达目的主机，即可获得到目的主机所经过的每一个路由器地址。但是，IP分组的目的主机不处理该分组的TTL值，即使收到TTL值为1的IP分组也不会丢弃该分组并产生一份ICMP超时报文。因此，TRACE程序必须判断IP分组是否已到达目的主机，不同操作系统上的TRACE程序的判断方法不同。目前通常有两种实现方法：一种是利用“端口不可达”的ICMP差错报文，另一种则是使用ICMP回送请求和回送应答报文。在前一种方法中，TRACE程序发给目的主机的IP分组中携带的是一份UDP数据报，该UDP数据报的目的端口是一个目的主机上任一应用程序都不可能使用的UDP端口（通常大于30000）。当该IP分组到达目的主机时，目的主机的UDP模块会产生一份“端口不可达”的ICMP差错报文返回给TRACE程序。这样，TRACE程序即可根据收到的ICMP报文是超时还是端口不可达来判断何时结束。在后一种方法中，TRACE程序发给目的主机的IP分组中携带的是ICMP回送请求报文。当该IP分组到达目的主机时，目的主机即会返回一份ICMP回送应答报文给TRACE程序。这样，TRACE程序即可根据收到的ICMP报文是超时还是回送应答来判断何时结束。实验目的1、了解网络连通性测试的方法和工作原理2、了解网络路径跟踪的方法和工作原理3、掌握MTU的概念和IP分片操作4、掌握IP分组生存时间（TTL）的含义和作用5、掌握路由表的作用和路由查找算法三、实验内容实验拓扑中VMware虚拟机PC2、PC3和PC4（未开机）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经由Dynamips软件模拟实现的路由器R3和R4互联，R1、R2、R3和R4之间运行OSPF路由协议，没有缺省路由。实验者在PC2上使用通信测试命令（ping）和路径跟踪命令（tracert），结合Dynamips软件的分组捕获功能以及Wireshark软件的捕获分组查看功能，测试子网A、B之间的连通性和通信路径，考察IP地址和分组长度对网络间通信的影响以及IP分组生存时间（TTL）对网络间IP分组交付的影响，体会ICMP协议的差错报告机制，理解并掌握PING和TRACE的工作原理和操作命令。实验器材（设备、元器件）Pc机一台，Vmware软件，Dynamips，Wireshark软件五、实验步骤1、依次启动VMwareWorkstation中TCPIP组内的虚拟机PC2和PC3。（注：不开启PC4）2、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、R2、R3和R4：=>startR1=>startR2=>startR3=>startR43、在PC2上使用“routeprint”命令查看并记录该主机的路由表。4、在PC2的cmd窗口键入“ping”命令，查看并记录选项-n、-l、-f的含义和功能。然后在PC2上pingPC3的IP地址确保整个实验网络运行正常。5、在Dynagen窗口中提示符“=>”后依次输入以下命令捕获子网A和子网B中的分组：=>captureR1f0/0aping.cap=>captureR2f0/0bping.cap6、在PC2上使用-n选项pingPC3的IP地址，记录ping回应信息。ping-n1<PC3的IP地址>7、在PC2上使用-n和-l选项pingPC3的IP地址，记录ping回应信息。ping-n1-l1500<PC3的IP地址>8、在PC2上使用-n、-l和-f选项pingPC3的IP地址，记录ping回应信息。ping-n1-l1500-f<PC3的IP地址>9、在PC2上ping未开机的PC4，记录ping回应信息。ping-n110、在PC2上ping，记录ping回应信息。ping-n111、在Dynagen窗口中提示符“=>”后依次输入以下命令重新捕获子网A和子网B的分组：=>nocaptureR1f0/0=>nocaptureR2f0/0=>captureR1f0/0atrace.cap=>captureR2f0/0btrace.cap12、在PC2上tracePC3的IP地址，记录trace回应信息。tracert<PC3的IP地址>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和子网B中的分组：=>nocaptureR1f0/0=>nocaptureR2f0/014、用Wireshark软件查看并分析捕获的分组文件（aping.cap、bping.cap、atrace.cap、btrace.cap）中的ping和trace通信分组，查看过滤条件为“to==1”（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）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依次关闭PC2和PC3，再关闭VMware窗口；运行所在目录下的“reset.bat”文件。六、实验数据及结果分析1、按照显示顺序记录步骤3中PC2的路由表信息：No.NetworkDestinationNetmaskGateway542345555555675555DefaultGateway:54【分析】1）请按照网关（gateway）地址分类分析主机路由表中每条路由表项的网关地址的特征，路由的目的地，以及所采取的分组交付方式。2)本实验中PC2将使用哪条路由发送对目的主机的ping报文？记录步骤4中PC2上显示的PING命令选项-n、-l、-f的含义。记录步骤6中PC2上的ping命令回应信息，并按分组的捕获顺序记录该步骤在子网A和子网B上捕获的ICMP报文信息：Ping命令Ping回应信息Ping-n1Sent=1,Received=1,Lost=0<0%loss>子网IP分组首部ICMP报文首部TTL源IP地址目的IP地址TypeCode报文类型A12880Echo(ping)request12400Echo(ping)replyB12480Echo(ping)request12800Echo(ping)reply说明：IP地址用点分十进制表示，其他值均用十进制表示。【分析】解释PING命令回应信息中的bytes、time和TTL参数的含义。记录步骤7中PC2上的ping命令回应信息，并按分组的捕获顺序记录该步骤在子网A和子网B上捕获的ICMP报文的IP分组头信息：Ping命令Ping回应信息Ping-n1-l1500Sent=1,Received=1,Lost=0<0%loss>子网IP分组首部总长度标识不分片还有分片分片偏移源IP地址目的IP地址A15002401048240014807961501072415017764815001480B79624010724240177648240014801500150104815001480说明：IP地址用点分十进制表示，其他值均用十进制表示。注意：“分片偏移”填写的是分组首部中以8字节为单位的片偏移值。【分析】1）PC2发出的IP分组（源IP地址PC2，目的IP地址PC3）在子网A和子网B上分别有几个分片？这些分片分别是由实验拓扑中的哪些设备划分的？为什么要划分这些分片？这些分片的重组操作将由实验拓扑中的哪台设备进行？PC3发出的IP分组（源IP地址PC3，目的IP地址PC2）在子网A和子网B上分别有几个分片？这些分片分别是由实验拓扑中的哪些设备划分的？为什么要划分这些分片？这些分片的重组操作将由实验拓扑中的哪台设备进行？在分片重组操作中，应根据分片首部中的什么信息判断收到的分片属于哪个IP分组？属于同一IP分组的分片需按照分片首部中的什么信息进行重组？记录步骤8中PC2上的ping命令回应信息。步骤Ping命令Ping回应信息8Ping-n1-l1500-fSent=1,Received=0,Lost=1<100%loss>【分析】本步骤中是否捕获到PC2发送或接收的报文？结合PING回应信息解释其原因。记录步骤9中PC2上的ping命令回应信息。步骤Ping命令Ping回应信息8Ping-n1Sent=1,Received=0,Lost=1<100%loss>【分析】1）本步骤中是否捕获到PC2发送或接收的报文？结合PING回应信息解释其原因。在ping时如果收到“Requesttimedout.”信息，是否能确定目的主机一定未开机响应或一定没有可达的路由？为什么？记录步骤10中PC2上的ping命令回应信息，并按分组的捕获顺序记录该步骤在子网A上捕获的ICMP报文信息：Ping命令Ping回应信息Ping-n1Sent=1,Received=1,Lost=0<0%loss>IP分组首部ICMP报文首部ICMP差错报文的数据标识源IP地址TypeCode标识源IP地址2780------89543127说明：IP地址用点分十进制表示，其他值均用十进制表示。【分析】请指出步骤9和步骤10中目的主机可达性的差异之处，并解释其差异产生的原因。8、记录步骤12中主机上输入的TRACE命令及其回应信息，并按分组的捕获顺序记录该步骤在子网A和子网B上捕获的如下报文信息：子网IP分组首部ICMP报文首部TTL源IP地址目的IP地址TypeCode报文类型A180Echo(ping)request25554110Exceeded280Echo(ping)request254110Exceeded380Echo(ping)request253110Exceeded480Echo(ping)request252110Exceeded580Echo(ping)request12400Echo(ping)replyB180Echo(ping)request12800Echo(ping)reply说明：TTL、源IP地址和目的IP地址都相同的分组只记录1次；【分析】1）TRACE程序根据