电子科大TCPIP第一次实验报告

1、电子科技大学实验报告学生姓名：学号：课程名称：TCP/IP协议指导教师：日期： 2016年10月29日实验项目名称：IP 分组交付和 ARP 协议报告评分：教师签字：一、实验原理IP 子网中使用一个 32 比特的掩码来标识一个 IP 地址的网络/子网部分和主机部分。 将 IP 地址和掩码进行“位与”运算后可以得到该 IP 地址所在 IP 子网的子网地址，结合 掩码中 0 比特个数可以确定该 IP 子网的 IP 地址空间范围。根据 IP 地址所在 IP 子网的 子网地址及其掩码，可以判断这些 IP 地址是否属于同一个 IP 子网。 IP 地址空间中定义了一些特殊地址： l 网络/子网地址：标识一

2、个 IP 网络或子网。 l 直接广播地址：表示该分组应由特定网络上的所有主机接收和处理。 l 受限广播地址：表示该分组应由源所在网络或子网上的所有主机接收和处理。 l 本网络上本主机地址：表示主机自己。 l 环回地址：用来测试机器的协议软件。 IP 分组被交付到最终目的地有两种不同的交付方式：直接交付和间接交付。交付时 首先通过路由选择技术确定交付方式：如果 IP 分组的目的与交付者在同一个 IP 网络上， 就直接交付该分组至目的站点；如果 IP 分组的目的与交付者不在同一个 IP 网络上，就 间接交付该分组至下一个路由器（即下一跳站点）。 在以太网上，IP 分组是封装在以太帧中发送的，因此发

3、送时除了要有接收站的 IP 地址（IP 分组中的目的 IP 地址）外，还需要接收站的 MAC 地址（以太网帧中的目的 MAC 地址）。ARP 协议（RFC 826）实现了 IP 地址（逻辑地址）到 MAC 地址（物理地 址）的动态映射，并将所获得的映射存放在 ARP 高速缓存表中。 不同的交付方法将导致不同的 ARP 解析操作，获取不同的目的物理地址。直接交付 时，交付者直接将 IP 分组交付给该分组的目的站点，因此交付者使用 ARP 协议找出 IP 分组中目的 IP 地址对应的物理地址。间接交付时，交付者需要将 IP 分组交付给下一跳 站点，而不是该 IP 分组的目的端，因此交付者使用 AR

4、P 协议找出下一跳站点 IP 地址对 应的物理地址。 IP 网络是一个逻辑网络，一个物理网络可以被逻辑划分成若干个 IP 网络。两个 IP 网络之间的通信必须经由路由器中继，未经路由器互连的两个 IP 网络即使在同一物理网 中也不能通信。主机的默认网关地址就是连接该主机所在 IP 网络的路由器接口的 IP 地 址。 二、实验目的1、掌握 IP 子网划分技术、IP 地址分配原则，以及特殊 IP 地址的特征和作用 2、理解掌握直接交付与间接交付 IP 分组过程中的路由选择、ARP 解析和以太网封 装技术 3、分析子网划分对 IP 分组交付的影响三、实验内容实验拓扑中 VMware 虚拟机 PC1、

5、PC2、PC3 和 PC4 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 之间通过 PPP 链路互联。R1、R2、PC2、PC3 和 PC4 的网络连 接均已配置。 实验者首先在 PC1 上配置其网络连接，并配合通信测试命令（ping）来检验特殊 IP 地址的用途以及 IP 子网设置对同一物理网内计算机间通信的影响，从而理解并掌握子网 地址、子网广播

6、地址和主机地址的概念、特征与用途。 然后在 PC1 上使用 ping 命令分别进行 IP 子网内通信和 IP 子网间通信，通过 ARP 缓存表操作命令、Dynamips 软件的分组捕获功能以及 Wireshark 软件的捕获分组查看功 能，分析 IP 分组的直接交付、间接交付操作和路由器的作用，掌握 ARP 协议的工作原 理，以及 IP 分组投递过程中源/目的 IP 地址与源/目的 MAC 地址的特征，理解 IP 子网对 IP 分组交付的影响。 四、实验器材（设备、元器件）计算机一台五、实验步骤1、确保网络连接中的 VMnet1 和 VMnet2 均被启用，然后依次启动 VMware Work

7、station 中 TCPIP 组内的虚拟机 PC1、PC2、PC3 和 PC4，使用 ipconfig 命 令查看并记录这 4 台 PC 的网络连接信息，在 PC1 上 ping PC2 的 IP 地址，记录 并分析 ping 的结果。 2、设置 PC1 的子网掩码为 ，然后将其 IP 地址分别设为 、 55，记录并分析设置结果。 3、根据实验拓扑中的各子网信息以及步骤 1 中记录的 PC2、PC3、PC4 的网络连接 信息，配置 PC1 的 IP 地址、子网掩码和默认网关，使得 PC1 能够 ping 通 PC2，

8、并在 PC1 上分别 ping PC3 和 PC4 的 IP 地址，记录并分析 ping 的结果。 4、在 PC1 上分别 ping 以下 8 个 IP 地址：、55、、 55、、、0、55，记录并分析 ping 的结果。 5、运行 Dynagen 中的“Network device list”程序，核对确保 文件中 R1 的 F0/0 值与“Network device list”中 VMnet1 的“NIO_gen_eth”

9、一致，R2 的 F0/0 值与“Network device list”中 VMnet2 的“NIO_gen_eth”一致。然后 启动 Dynamips Server（直到步骤 14 才能关闭 Dynamips Server 窗口），接着运PC1 PC2 PC3 PC4 子网 A：/24 子网 B：/24 R1 R2 F0/0 F0/0 S1/0 S1/0 PPP Ethernet1 （VMnet1） Ethernet2（VMnet2） 子网 C： /30 R1 F0/0 = 54，S1/0 = 1

10、 R2 F0/0 = 54，S1/0 = 4 行 ，在 Dynagen 窗口中提示符“=”后依次输入以下命令启动路由器 R1 和 R2，并进入其 CLI： = start R1 = start R2 = con R1 = con R2 6、分别在 R1 的 CLI 提示符“R1”后以及 R2 的 CLI 提示符“R2”后输入“show arp”命令查看并记录两台路由器当前的 ARP 缓存表，例： R1 show arp R2 show arp 7、在 Dynagen 窗口中提示符“=”后依次输入以下命令捕获子网 A、子网 B

11、 和子 网 C 中的分组： = capture R1 f0/0 a.cap = capture R2 f0/0 b.cap = capture R2 s1/0 c.cap PPP 8、分别在 PC1、PC2、PC3、PC4 上使用命令“arp -d *”清空四台 PC 上的 ARP 缓 存表，然后使用命令“arp -a”查看并记录清空操作后的 ARP 缓存表。 9、在 PC1 上 ping PC2 的 IP 地址，记录 ping 回应信息。ping 结束后分别在 PC1、 PC2、PC3、PC4 上使用命令“arp -a”、在 R1 和 R2 的 CLI 上使用命令“show arp” 查看并

12、记录四台 PC 和两台路由器的 ARP 缓存表。 10、在 PC1 上 ping PC3 的 IP 地址，记录 ping 回应信息。ping 结束后分别在 PC1、 PC2、PC3、PC4 上使用命令“arp -a”、在 R1 和 R2 的 CLI 上使用命令“show arp” 查看并记录四台 PC 和两台路由器的 ARP 缓存表。 11、在 PC1 上 ping PC4 的 IP 地址，记录 ping 回应信息。ping 结束后分别在 PC1、 PC2、PC3、PC4 上使用命令“arp -a”、在 R1 和 R2 的 CLI 上使用命令“show arp” 查看并记录四台 PC 和两台路

13、由器的 ARP 缓存表。 12、在 PC1 上 ping 子网 A 内一台不存在主机的 IP 地址，记录 ping 回应信息。ping 结束后在 PC1 上使用命令“arp -a”查看并记录其的 ARP 缓存表。 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、子网 B 和子网 C 中的分组： = no capture R1 f0/0 = no capture R2 f0/0 = no capture R2 s1/0 14、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）关闭 R1、R2 的 CLI 窗口，在 Dynagen 窗口中提示

14、符“=”后依次输入以 下命令关闭 Dynagen 窗口，然后再关闭 Dynamips Server 窗口： = stop /all = exit （2）将 PC1 的网络连接设置为“自动获得 IP 地址”，然后依次关闭 PC1、PC2、 PC3 和 PC4，关闭 VMware 窗口； （3）运行 所在目录下的“ftp.bat”程序来上传实验数据（注意：务必按5 照“ftp.bat”程序运行中的提示信息执行正确操作） 。 （4）确认实验数据上传成功后，运行 所在目录下的“reset.bat”程序还 原实验环境（注意： “reset.bat”程序会自动删除实验数据文件） 。 15、用 Wiresh

15、ark 软件查看并分析捕获的分组文件（a.cap、b.cap 和 c.cap）中的 ARP 和 ICMP 分组，查看过滤条件为“arp | icmp”（在 Wireshark 主窗口界面“过滤 工具栏”的“Filter：” 域中输入） 。 六、实验数据及结果分析1、记录实验中 PC1、PC2、PC3 和 PC4 的网络连接。PC1PC2PC3PC4步骤1步骤3IP地址28子网掩码255.255.25

16、5.0默认网关无28545454 【分析】PC1 在步骤 1 和步骤 3 中是否与 PC2、PC3、PC4 在一个 IP 子网中？ 为什么？ 在步骤一中PC1和PC2，3，4都不在一个子网内，在步骤二中PC1和PC2在同一个子网内。因为在路由器未开启的情况下，只有同在一个子网的主机能相互通信，而我们实验的现象说明了以上的结论。2、记录实验中 PC1 的 ping 通信结果。 步骤 目的主机 PING 回应信息 能否通信 1 PC2 步骤目的主机PING回应信息能否通信1PC

17、2Request timed out.否3PC2Reply from 能PC3Request timed out否PC4Request timed out否Destination specified is invalid否55Ping request could not find host 55否Destination specified is invalid否55Request timed out否Destination specifi

18、ed is invalid否Reply from 能0Reply from 0能55Request timed out否9PC2Reply from 能10PC3Reply from 能11PC4Reply from 能12本子网内不存在的主机Request timed out否3、记录实验中 PC1、PC2、PC3、PC4、R1 和 R2 的 ARP 缓存表项： 步骤 6：使用“show arp”命令查看 R1 和 R2 当

19、前的 ARP 缓存表IP地址MAC地址InterfaceR154cc-00-12-24-00-00FastEthernet0/054R254cc-01-12-24-00-00FastEthernet0/054步骤 8：使用“arp a”命令查看清空操作后 PC1PC4 的 ARP 缓存表IP地址MAC地址InterfacePC1No ARP Entries FoundPC2No ARP Entries FoundPC3No ARP Entries FoundPC4No ARP Entries Fou

20、nd步骤 9：PC1 ping PC2 后，R1、R2 和 PC1PC4 的 ARP 缓存表IP地址MAC地址InterfaceR154cc-00-12-24-00-0000-0c-29-e1-eb-96FastEthernet0/0R25454cc-01-12-24-00-00cc-00-12-24-00-00FastEthernet0/0PC1 00-0c-29-e1-eb-96 - 0x2PC2 00-0c-29-02-

21、6f-ca - 0x2PC3No ARP Entries FoundPC4No ARP Entries Found步骤 10：PC1 ping PC3 后，R1、R2 和 PC1PC4 的 ARP 缓存IP地址MAC地址InterfaceR15454cc-00-12-24-00-0000-0c-29-e1-eb-96cc-01-12-24-00-00FastEthernet0/0R25454cc-01-12-24-00-00cc

22、-00-12-24-00-0000-0c-29-0c-dc-20FastEthernet0/0PC1 00-0c-29-e1-eb-96 - 0x2PC2 00-0c-29-02-6f-ca - 0x2PC3 54 00-0c-29-c4-ee-eacc-01-12-24-00-00 - 0x2PC4 00-0c-29-0c-dc-20 - 0x2步骤 11：PC1 ping PC

23、4 后，R1、R2 和 PC1PC4 的 ARP 缓存表IP地址MAC地址InterfaceR15454cc-00-12-24-00-0000-0c-29-e1-eb-96cc-01-12-24-00-00FastEthernet0/0R25454cc-01-12-24-00-00cc-00-12-24-00-0000-0c-29-0c-dc-2000-0c-29-c4-ee-eaFastEthernet0/0PC1192.16

24、8.11.254 cc-00-12-24-00-00 - 0x2PC2 00-0c-29-02-6f-ca - 0x2PC354 cc-01-12-24-00-00 - 0x2PC454 cc-01-12-24-00-00 - 0x2步骤 12：PC1 ping 本子网内一台不存在的主机后，PC1 的 ARP 缓存表IP地址MAC地址InterfacePC1 00-0c-29-e1-eb-96192.16

25、8.11.4 - 0x2【分析】 1）每台 PC 的 ARP 缓存表中能否有其它 IP 子网中 PC 的地址映射？为什么？ 不能，因为其他子网的PC与该主机通信时是通过路由的转发，所以PC只能记录转发路由端口的MAC地址而不能记录其他子网PC地址的映射。 2）在实验中 PC2 的 ARP 缓存表中能否会有其默认网关 54 的地址 映射？为什么？ 不会，因为PC2未进行对其他子网的PC的ARP请求，不会得到转发路由端口的地址映射。 3）如果步骤 11 中出现了某条 ARP 表项消失的情况，原因可能是什么？ 可能是超时衰老了。 4、记录步骤 9、步骤 10、步骤 11、步骤

26、 12 中捕获的分组信息： 步骤 9 ；PC1 ping PC2 子网AARP请求以太帧头源地址00-0c-29-e1-eb-96目的MACff-ff-ff-ff-ff-ff-ffARP分组发方MAC00-0c-29-e1-eb-96目标MAC00-00-00-00-00-00发方IP目标IPARP响应以太帧头源地址00-0c-29-02-6f-ca目的MAC00-0c-29-e1-eb-96ARP分组发方MAC00-0c-29-02-6f-ca目标MAC00-0c-29-e1-eb-96发方IP目标IP192.168.1

27、1.2ICMP回送请求以太帧头源MAC00-0c-29-02-6f-ca目的MAC00-0c-29-e1-eb-96IP分组头源IP目的IPICMP回送应答以太帧头源MAC00-0c-29-e1-eb-96目的MAC00-0c-29-02-6f-caIP分组头源IP目的IP子网B无子网C无步骤 10 ；PC1 ping PC3 子网AARP请求以太帧头源地址00-0c-29-02-6f-ca目的MACff-ff-ff-ff-ff-ff-ffARP分组发方MAC00-0c-29-02-6f-ca目标M

28、AC00-00-00-00-00-00发方IP目标IP54ARP响应以太帧头源地址cc-00-12-24-00-00目的MAC00-0c-29-02-6f-caARP分组发方MACcc-00-12-24-00-00目标MAC00-0c-29-02-6f-ca发方IP54目标IPICMP回送请求以太帧头源MAC00-0c-29-02-6f-ca目的MACcc-00-12-24-00-00IP分组头源IP目的IPICMP回送应答以太帧头源MAC00-0c-

29、29-02-6f-ca目的MACcc-00-12-24-00-00IP分组头源IP目的IP子网BARP请求以太帧头原地址cc-01-12-24-00-00目的MACff-ff-ff-ff-ff-ff-ffARP分组发方MACcc-01-12-24-00-00目标MAC00-00-00-00-00-00发方IP54目标IPARP响应以太帧头原地址00-0c-29-0c-dc-20目的MACcc-01-12-24-00-00ARP分组发方MAC00-0c-29-0c-dc-20目标MACcc-01-12

30、-24-00-00发方IP目标IP54ICMP回送请求以太帧头源MACcc-01-12-24-00-00目的MAC00-0c-29-0c-dc-20IP分组头源IP目的IPICMP回送应答以太帧头源MAC00-0c-29-0c-dc-20目的MACcc-01-12-24-00-00IP分组头源IP目的IP子网CICMP回送请求PPP帧头地址0xffIP分组头源IP目的IPICMP回送回复PPP帧头地址0x

31、ffIP分组头源IP目的IP步骤 11 ；PC1 ping PC4 子网AARP请求以太帧头源地址00-0c-29-02-6f-ca目的MACff-ff-ff-ff-ff-ff-ffARP分组发方MAC00-0c-29-02-6f-ca目标MAC00-00-00-00-00-00发方IP目标IP54ARP响应以太帧头源地址cc-00-12-24-00-00目的MAC00-0c-29-02-6f-caARP分组发方MACcc-00-12-24-00-00目标MAC00-0c-29-02-6f-ca发方

32、IP54目标IPICMP回送请求以太帧头源MAC00-0c-29-02-6f-ca目的MACcc-00-12-24-00-00IP分组头源IP目的IPICMP回送应答以太帧头源MAC00-0c-29-02-6f-ca目的MACcc-00-12-24-00-00IP分组头源IP目的IP子网BARP请求以太帧头原地址cc-01-12-24-00-00目的MACff-ff-ff-ff-ff-ff-ffARP分组发方MACcc-01-12-24-00-00目标

33、MAC00-00-00-00-00-00发方IP54目标IPARP响应以太帧头原地址00-0c-29-0c-dc-20目的MACcc-01-12-24-00-00ARP分组发方MAC00-0c-29-0c-dc-20目标MACcc-01-12-24-00-00发方IP目标IP54ICMP回送请求以太帧头源MACcc-01-12-24-00-00目的MAC00-0c-29-0c-dc-20IP分组头源IP目的IPICMP回送应答以太帧头源MAC00-0c-29-0c-dc-20目的MACcc-01-12-24-00-00IP分组头源IP192.168.22.