TCPIP实验报告

1、电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：许都日期：2014 年 月 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

2、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理。 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

3、）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arp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。

4、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、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pp

5、p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

6、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 workstation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255.255.255.0，然后将其ip地址分别设为192.168.11.0、192.168.11.255，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

7、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，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：0.0.0.0、255.255.255.255、192.168.11.0、192.168.11.255、127.0.0.0、127.0.0.1、127.0.0.10、127.255.255.255，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

8、_gen_eth”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15才能关闭dynamips server窗口），接着运行，在dynagen窗口中提示符“=”后依次输入以下命令启动路由器r1和r2，并进入其cli：= start r1= start r2= con r1= con r26、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 arpr2 show arp7、在dyn

9、agen窗口中提示符“=”后依次输入以下命令捕获子网a、子网b和子网c中的分组：= capturer1f0/0 a.cap= capturer2 f0/0 b.cap= capturer2s1/0 c.cap ppp8、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”查看并记录四台pc和两台路由

10、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

11、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 capturer1f0/0= no capturer2 f0/0= no capturer2s1/014、用wireshark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）。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）关闭r1、r2的cli窗口

12、，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dynamips server窗口：= stop /all= exit5 （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“reset.bat”程序来上传实验数据、还原实验环境（注意：务必按照“reset.bat”程序运行中的提示信息执行正确操作六、【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。 pc1 pc2 pc3 pc4 步骤 1 步骤 3 ip 地址 子网掩码 默认网

13、关 2、 【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？ 答： 3、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 3 pc2 pc3 pc4 4 0.0.0.0 255.255.255.255 192.168.11.0 192.168.11.255 127.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.10 127.255.255.255 9 pc2 10 pc3 11 pc4 12 本子网内不存在的主机 说明：因 dynamips 软件模拟问题，在步骤 10 和步骤 11 中

14、 r2 不会转发 pc1发给 pc3 和 pc4 的第 1 个 ping 测试请求报文，故实验中请忽略该报文。 【分析】pc1 在什么情况下能与 pc2、pc3、pc4 通信？ 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 当前的 arp 缓存表 ip 地址 mac 地址 interface r1 r2 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 interface pc1 pc2 pc3 pc4 步骤 9：pc1 ping p

15、c2 后，r1、r2 和 pc1pc4 的 arp 缓存表 ip 地址 mac 地址 interface r1 r2 pc1 pc2 pc3 pc4 步骤 10：pc1 ping pc3 后，r1、r2 和 pc1pc4 的 arp 缓存表 ip 地址 mac 地址 interface r1 r2 pc1 pc2 pc3 pc4 步骤 11：pc1 ping pc4 后，r1、r2 和 pc1pc4 的 arp 缓存表 ip 地址 mac 地址 interface r1 r2 pc1 pc2 pc3 pc4 步骤 12：pc1 ping 本子网内一台不存在的主机后，pc1 的 arp 缓存表

16、ip 地址 mac 地址 interface pc1 说明：如果某个步骤中某设备的 arp 缓存表为空，则填写“无”。如果某个步骤中某设备有多条 arp 缓存表项，则要填写每一条表项。 【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？ 2）在实验中 pc2 的 arp 缓存表中能否会有其默认网关 192.168.11.254 的地址映射？为什么？ 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？ 4、记录步骤 9、步骤 10、步骤 11、步骤 12 中捕获的分组信息： 步骤 ：pc1 ping 子网 a arp请求 以

17、太帧头 源地址 目的 mac arp 分组 发方 mac 目标 mac 发方 ip 目标 ip arp响应 以太帧头 源 mac 目的 mac arp 分组 发方 mac 目标 mac 发方 ip 目标 ip icmp 回送请求 以太帧头 源 mac 目的 mac ip 分组头 源 ip 目的 ip icmp 回送应答 以太帧头 源 mac 目的 mac ip 分组头 源 ip 目的 ip 子网 b arp请求 以太帧头 源地址 目的 mac arp 分组 发方 mac 目标 mac 发方 ip 目标 ip arp响应 以太帧头 源 mac 目的 mac arp 分组 发方 mac 目标 ma

18、c 发方 ip 目标 ip icmp 回送请求 以太帧头 源 mac 目的 mac ip 分组头 源 ip 目的 ip icmp 回送应答 以太帧头 源 mac 目的 mac ip 分组头 源 ip 目的 ip 子网 c icmp 回送请求 ppp 帧头 地址 ip 分组头 源 ip 目的 ip icmp 回送应答 ppp 帧头 地址 ip 分组头 源 ip 目的 ip 说明：mac 和 ip 地址可用对应的设备标识填写（如“r1 f0/0”、“pc1”），如果无对应的设备标识，则填写 16 进制 mac 地址或点分十进制 ip 地址；如果某个步骤中某子网内没有捕获到相应类型的分组，则填写“无”。【分析】1）4个步骤中是否在子网a、b和