完整計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程網(wǎng)際協(xié)議IP地址試驗(yàn)報(bào)告

1、重慶師范大學(xué)課程名稱(chēng)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)題目：網(wǎng)際協(xié)議IP姓名：專(zhuān)業(yè)：學(xué)院：指導(dǎo)老師：實(shí)驗(yàn)三網(wǎng)際協(xié)議IP實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握IP數(shù)據(jù)報(bào)的報(bào)文格式2、掌握IP檢驗(yàn)和計(jì)算方法3、掌握子網(wǎng)掩碼和路由轉(zhuǎn)發(fā)4、理解特殊IP地址的含義5、理解IP分片過(guò)程實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二實(shí)驗(yàn)原理一、IP報(bào)文格式IP數(shù)據(jù)報(bào)是由IP首部加數(shù)據(jù)組成的，IP首部的最大長(zhǎng)度不超過(guò)60字節(jié)。IP數(shù)據(jù)報(bào)文格式如下圖所示:4位版本4位首部長(zhǎng)度8位服務(wù)類(lèi)型16位總長(zhǎng)度（字節(jié)數(shù)）16位標(biāo)識(shí)3位標(biāo)志13位片偏移8位生存時(shí)間8位協(xié)議類(lèi)型16位首部校驗(yàn)和32位源IP地址32位目的IP地址選項(xiàng)（如果有）數(shù)據(jù)二、IP分片鏈路層具有最大傳輸單元（MT

2、U）這個(gè)特性，它限制了數(shù)據(jù)幀的最大長(zhǎng)度。不同的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型有一股上限值。以太網(wǎng)通常是1500字節(jié)。如果IP層有數(shù)據(jù)包要傳輸，而數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度超過(guò)了MTU,那么IP層就要對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分片操作，使每一片長(zhǎng)度都小于MTU。IP首部中“16位標(biāo)識(shí)”、“3位標(biāo)志”和“13位片偏移”包含了分片和重組所需的信息。另外，當(dāng)數(shù)據(jù)被分片后，每個(gè)片的“16位總長(zhǎng)度”的值要改為該片的長(zhǎng)度值。三、IP路由表大部分網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備（包括PC機(jī)、三層交換機(jī)、路由器等）都存儲(chǔ)著一張記錄路由信息的表格，稱(chēng)為路由表。一張路由表由許多表項(xiàng)組成。網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備收到數(shù)據(jù)報(bào)后，根據(jù)其目的IP地址查找路由表確定數(shù)據(jù)報(bào)傳輸?shù)淖罴崖窂剑ㄏ乱惶Ｈ缓罄镁W(wǎng)絡(luò)

3、層的協(xié)議重新封裝數(shù)據(jù)報(bào)，利用下層提供的服務(wù)把數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)出去。路由表的項(xiàng)目一般含有五個(gè)基本字段：目的地址、網(wǎng)絡(luò)掩碼、下一跳地址、接口、度量。路由表匹配順序如下：直接交付：路由表項(xiàng)的“目的地址”字段是交付主機(jī)的本網(wǎng)絡(luò)地址。特定主機(jī)交付：路由表項(xiàng)的“目的地址”字段是某臺(tái)特定主機(jī)的IP地址。特定網(wǎng)絡(luò)交付：路由表項(xiàng)的“目的地址”字段是另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的地址。默認(rèn)交付：路由表項(xiàng)的“目的地址”字段是一個(gè)默認(rèn)路由器（默認(rèn)網(wǎng)關(guān)）。四、路由選擇過(guò)程路由選擇模塊從IP處理模塊接收到IP分組后，使用該分組的目的IP地址同路由表中的每一個(gè)項(xiàng)目按特定的順序（路由表匹配順序）查找匹配項(xiàng)，當(dāng)找到第一個(gè)匹配項(xiàng)后就不再繼續(xù)尋找了，這樣

4、就完成了路由選擇過(guò)程。匹配路由表項(xiàng)的方法是將IP地址與路由表中的一個(gè)項(xiàng)目的“子網(wǎng)掩碼”進(jìn)行按位“與”操作，然后判斷運(yùn)算結(jié)果是否等于該項(xiàng)目的“目的地址”，如果等于，則匹配成功，否則匹配失敗。路由選擇模塊的工作過(guò)程：對(duì)路由表中的每一個(gè)表項(xiàng)使用分組的目的IP地址與項(xiàng)目相匹配把分組連同下一跳地址發(fā)送到分片模塊停止實(shí)驗(yàn)步驟主機(jī)B啟動(dòng)靜態(tài)路由服務(wù)（方法：在命令行方式下，輸入“staticroute_con巾g”）。按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖連接網(wǎng)絡(luò)，使用拓?fù)潋?yàn)證檢查連接的正確性。練習(xí)一：編輯并發(fā)送IP報(bào)文1、主機(jī)A啟動(dòng)仿真編輯器，編輯一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)，其中：MAC層：目的MAC地址：主機(jī)B的MAC地址（對(duì)應(yīng)于172.1

5、6.1.71接口的MAC）。源MAC地址：主機(jī)A的MAC地址。協(xié)議類(lèi)型或數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：0800。IP層:總長(zhǎng)度：IP層長(zhǎng)度。生存時(shí)間：128。源IP地址：主機(jī)A的IP地址（172.16.1.72）。目的IP地址：主機(jī)E的IP地址（172.16.0.72）。校驗(yàn)和：在其他所有字段填充完畢后計(jì)算并填充。IP在計(jì)算校驗(yàn)和時(shí)包括哪些內(nèi)容？答：校驗(yàn)和包括IP報(bào)文首部2、在主機(jī)B（兩塊網(wǎng)卡分別打開(kāi)兩個(gè)捕獲窗口）、E上啟動(dòng)協(xié)議分析器，設(shè)置過(guò)濾條件（提取IP協(xié)議），開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)。3、主機(jī)A發(fā)送第1步中編輯好的報(bào)文。4、主機(jī)B、E停止捕獲數(shù)據(jù)，在捕獲到的數(shù)據(jù)中查找主機(jī)A所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)，并回答以下問(wèn)題：第1步中主機(jī)A

6、所編輯的報(bào)文，經(jīng)過(guò)主機(jī)B到達(dá)主機(jī)E后，報(bào)文數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化？若發(fā)生變化，記錄變化的字段，并簡(jiǎn)述發(fā)生變化的原因。答：會(huì)發(fā)生變化。MAC地址會(huì)發(fā)生變化，因?yàn)樵谥鳈C(jī)B轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文時(shí)，數(shù)據(jù)鏈路層是依據(jù)MAC層地址來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)的。所以MAC地址會(huì)發(fā)生變化。5、將第1步中主機(jī)A所編輯俄報(bào)文的“生存時(shí)間”設(shè)置為1,重新計(jì)算校驗(yàn)和。6、主機(jī)B、E重新開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)。7、主機(jī)A發(fā)生第5步中編輯好的報(bào)文。8、主機(jī)B、E停止捕獲數(shù)據(jù)，在捕獲到的數(shù)據(jù)中查找主機(jī)A所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)，并回答以下問(wèn)題：主機(jī)B、E是否能捕獲到主機(jī)A所發(fā)送的報(bào)文？簡(jiǎn)述產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。答:主機(jī)B能捕獲主機(jī)A所發(fā)送的報(bào)文，但是主機(jī)E不能捕獲。因?yàn)橹鳈C(jī)A所發(fā)送

7、的報(bào)文把生存時(shí)間設(shè)置為1,當(dāng)報(bào)文到達(dá)主機(jī)B時(shí)，就會(huì)將生存時(shí)間減為0,當(dāng)生存時(shí)間為0時(shí)，就會(huì)丟棄報(bào)文。所以B能收到報(bào)文，但是卻不轉(zhuǎn)發(fā)，致使E不能捕獲報(bào)文。練習(xí)二：特殊的IP地址1、直接廣播地址(1) 主機(jī)A編輯IP數(shù)據(jù)報(bào)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：172.16.1.255。校驗(yàn)和：在其他字段填充完畢后，計(jì)算并填充。(2) 主機(jī)A再編輯IP數(shù)據(jù)報(bào)2,其中：目的MAC地址：主機(jī)B的MAC地址(對(duì)應(yīng)于172.16.1.71接口的MAC)。源MAC地址：A的MAC地址。源IP地址：A的IP地址。目的IP地址：

8、172.16.0.255。校驗(yàn)和：在其他字段填充完畢后，計(jì)算并填充。(3) 主機(jī)B、C、D、E、F啟動(dòng)協(xié)議分析器并設(shè)置過(guò)濾條件(提取IP協(xié)議捕獲172.16.1.72接收和發(fā)送的所有IP數(shù)據(jù)包，設(shè)置地址過(guò)濾條件如下：172.16.1.2<->Any)。(4) 主機(jī)B、C、D、E、F開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)。(5) 主機(jī)A同時(shí)發(fā)送這兩個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)。(6) 主機(jī)B、C、D、E、F停止捕獲數(shù)據(jù)。記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果主機(jī)號(hào)收到IP數(shù)據(jù)報(bào)1B、C、D收到IP數(shù)據(jù)報(bào)2E、F結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果簡(jiǎn)述直接廣播地址的作用。答：直接廣播地址的作用是，在本網(wǎng)段的所有主機(jī)都可以收到這個(gè)報(bào)文，但是不在本網(wǎng)段內(nèi)的主機(jī)就不能收到這個(gè)報(bào)文。2、

9、受限廣播地址(1) 主機(jī)A編輯一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)，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校驗(yàn)和：在其他字段填充完畢后，計(jì)算并填充。(2) 主機(jī)B、C、D、E、F重新啟動(dòng)協(xié)議分析器并設(shè)置過(guò)濾條件(提取IP協(xié)議捕獲172.16.1.72接收和發(fā)送的所有IP數(shù)據(jù)包，設(shè)置地址過(guò)濾條件如下：172.16.1.2<->Any)。(3) 主機(jī)B、C、D、E、F開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)。(4) 主機(jī)A同時(shí)發(fā)送這兩個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)。(5) 主機(jī)B、C、D、E、F停止捕獲數(shù)據(jù)。記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果主機(jī)號(hào)收到主機(jī)A發(fā)送的IP

10、數(shù)據(jù)報(bào)B、C、D、E、F未收到主機(jī)A發(fā)送的IP數(shù)據(jù)報(bào)無(wú)3、環(huán)回地址(1) 主機(jī)F重新啟動(dòng)協(xié)議分析器開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)并設(shè)置過(guò)濾條件(提取IP協(xié)議)。(2) 主機(jī)Eping127.0.0.1。(3) 主機(jī)F停止捕獲數(shù)據(jù)。主機(jī)F是否收到主機(jī)E發(fā)送的目的地址為127.0.0.1的IP數(shù)據(jù)報(bào)？為什么？答：F能捕獲E的數(shù)據(jù)報(bào)。因?yàn)?27.0.0.1是環(huán)回地址，所以在本網(wǎng)段的主機(jī)F能收到E發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)。練習(xí)三：IP數(shù)據(jù)報(bào)分片1、在主機(jī)B上使用“開(kāi)始程序網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真教學(xué)系統(tǒng)通用版工具M(jìn)TU工具”設(shè)置以太網(wǎng)端口的MTU為800字節(jié)(兩個(gè)端口都設(shè)置)。2、主機(jī)A、B、E啟動(dòng)協(xié)議分析器，打開(kāi)捕獲窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲并設(shè)置過(guò)

11、濾條件(提取ICMP協(xié)議)。3、在主機(jī)A上，執(zhí)行命令ping-11000172.16.0.2。4、主機(jī)A、B、E停止捕獲數(shù)據(jù)。在主機(jī)E上重新定義過(guò)濾條件(取一個(gè)ICMP數(shù)據(jù)包，按照其IP層白Identification字段設(shè)置過(guò)濾)。將ICMP報(bào)文分片信息填入下表，分析表格內(nèi)容，理解分片的過(guò)程。字段名稱(chēng)分片序號(hào)1分片序號(hào)2分片序號(hào)3Identification字段值632346323463234Morefragments字段值110Fragmentoffset字段值0499999傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量548548495、主機(jī)E恢復(fù)默認(rèn)過(guò)濾器。主機(jī)A、B、E重新開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)。6、在主機(jī)A上，執(zhí)行命令pin

12、g-12000172.16.0.72。7、主機(jī)A、B、E停止捕獲數(shù)據(jù)。察看主機(jī)A、E捕獲到的數(shù)據(jù)，比較兩者的差異，體會(huì)兩次分片過(guò)程。8、主機(jī)B上使用“開(kāi)始程序網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真教學(xué)系統(tǒng)通用版工具M(jìn)TU工具”恢復(fù)以太網(wǎng)端口的MTU為1500字節(jié)。練習(xí)四：子網(wǎng)掩碼與路由轉(zhuǎn)發(fā)1、所有主機(jī)取消網(wǎng)關(guān)。2、主機(jī)A、C、E設(shè)置子網(wǎng)掩碼為255.255.255.224,主機(jī)B(172.16.1.71)、D、F設(shè)置子網(wǎng)掩碼為255.255.255.240。3、主機(jī)Aping主機(jī)B(172.16.1.71),主機(jī)Cping主機(jī)D(172.16.1.74),主機(jī)Eping主機(jī)F(172.16.0.73)。記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否ping通主