电子科大tcpip实验报告二(排错工具ping和trace)

1、电子科技大学实验报生口学生姓名：学号：指导教师：日期：年 月 日实验项目名称: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?序的目的是测试另一台主机是 否可达，它发送ICMF®送请求报文给被测主机，并等待返回的ICMF®送应答或差 错报告报文。ICMP*议（RFC 792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，PING1序才能收到返回的ICMF®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?序会收到一些

2、ICMP1错 报告报文，甚至收不到任何返回信息。根据ICMP1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MTUJ网络时还会被再次分片。TTL?段是由发送端初始设置在IP分组首部中的一个8 bit字段，不同操作系 统上的不同应用程序指定的TTLa始值不同。路由器在转发每个IP分组时需要将 该分组的TTLfi减1或减去该分组在路由器中停留的秒数。由于大多

3、数路由器转发 IP分组的时延都小于1秒钟，因此TTLR终成为一个跳站计数器，即分组每经过一 台路由器具TTLfi被减1。TT疗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TTLfi为1,路由器则丢 弃该分组，并向分组源发送一份ICMPTTL®时报文。TRACE序使用IP分组首部的TT疗段（生存时间）和ICMP艮文，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序首先发送一份TTLfi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©时报文的I

4、P分组，这样TRACE序就得到了该 路径中第1个路由器的IP地址。然后，TRAC程序发送一份TTLfi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序不断增加所发送IP分组的 TTLfi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TTLfi,即使收到TTLfi为1的IP分 组也不会丢弃该分组并产生一份ICMPS时报文。因此，TRACE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ICMP1错报文，另一种则是使 用

5、ICM的送请求和回送应答报文。在前一种方法中，TRAC程序发给目的主机的IP分组中携带的是一份UD敢据 报，该UD敢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UD校块会产 生一份“端口不可达”的ICMP1错报文返回给TRACE序。这样，TRACE序即可 根据收到的ICMP艮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序发给目的主机的IP分组中携带的是ICMF0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ICMF®送应答报文给TRAC程序。这样，TRAC程序即可根

6、据收到的ICMP艮文是超时还是回送应答来 判断何时结束。二、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MTUJ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EthernetlBW=64KS1/S1/1F0/0F0/1BW=2MTU=1500R1BW=100MR4子网A /MTU=1500 ；子网 B产F0/0( VMnet2 )MTU=1500之一,R2 F0/0 = 54/24 R1 R4 间 4 个 IP 子网掩码均为 /30PC3 = 192.168.2

7、2.3/24BW=100MEthernet2MTU=800S1/0 1PC3PC4R1 F0/0 = 54/24PC2 = /24PC4 = /24 (未开机)实验拓扑中VMwar虚拟机PC2 PC和PC4（未开机）分别位于由提供集线器功能的虚拟网卡 VMnet便口VMnet2|莫拟实现的两个以太网Ethernet1和Ethernet2 中，这两个以太网对应的IP子网所口子网盼别连在Dynamip啾件模拟实现的路由 器R侪口R2白F0/0接口上。R侪口R2由Dynamip啾件模拟实现的路由器R3WR45： 联，R1、R2、

8、R琳口R叱间运行OSP路由协议，没有缺省路由。实验者在PC2h使用通信测试命令（ping ）和路径跟踪命令（tracert ）,结合Dynamip歌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ICMPft、议的差错 报告机制，理解并掌握PINGF口TRACE工作原理和操作命令。四、实验器材（设备、元器件）PC计算机一台。五、实验步骤1、依次启动 VMware Workstation中TCPIP组内的虚拟机 PC2ffi PC3 （注

9、： 不开启PC42、启动Dynamips Server ,然后运行 ,在Dynagen窗口中提示符 “二>”后依次输入以下命令启动路由器 R1、R2、R3和R4:=> start R1=> start R2=> start R3=> start R43、在PC2±使用"route print ”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ping PC3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“二>”后依次输入以下

10、命令捕获子网 A和子网B中的分组：=> capture R1 f0/0 aping.cap=> capture R2 f0/0 bping.cap6、在PC2lH£用-n选项ping PC3的IP地址，记录ping回应信息。ping -n 1 <PC3 的 IP 地址,7、在PC2lH£用-n和-l选项ping PC3的IP地址，记录ping回应信息。 ping -n 1 -l 1500 <PC3 的 IP 地址,8、在PC2上使用-n、-l和-f选项ping PC3的IP地址，记录ping回应信 息。ping -n 1 -l 1500 -f <

11、;PC3的 IP 地址9、在PC2± ping未开机的PC4记录ping回应信息。ping -n 1 10、在 PC2± ping ,记录 ping 回应信息。ping -n 1 11、在Dynagen窗口中提示符“二>”后依次输入以下命令重新捕获子网 A和 子网B的分组：=>、=> no capture R2 f0/0=> capture R1 f0/0 atrace.cap=> capture R2 f0/0 btrace.cap12、在PC2± trace PC3的IP地址

12、，记录trace回应信息。tracert <PC3 的 IP 地址13、在Dynagen窗口中提示符“二>”后依次输入以下命令停止捕获子网A和子网B中的分组：=> no capture R1 f0/0=> no capture R2 f0/014、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)

13、。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“二>”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)依次关闭PC2?口 PC3再关闭VMware0口；(3)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.Network DestinationNetmaskGateway54225

14、345555555675555Default Gateway: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

15、付方式。No.1：缺省路由。当系统收到一个目的地址不在路由表中的数据包时，系统会将该数据包发送到缺省网关54 ;采取间接交付。No.2:本地环路。当系统接收到一个发往目标网段的数据包时，系统将接收发往该 网段的所有数据包。采取直接交付。No.3:直连网段。当系统接收到一个发往目的网段的数据包时，系统会将该数据 包通过这个接口发送出去（表中没给出inteface 的相应记录，对 于该表项，gateway和inteface是同一个，因为分组的目的网段正是路由器所直 连的网段）。采取直接交付。No.4:本地主机

16、路由。当系接收到一个目标IP地址为本地网卡IP地址的数据包时，系统将接收该数 据包。采取直接交付。No.5:本地广播路由。当系统接收到一个发给直连网段的本地广播数据包时，系统会将该数据包从这个接口以广播的形式发送出去（对于该表项，gateway和interface 相同）。No.6:组播路由。当系统接收到一个组播数据包时，系统会将该数据包从这个接 口以组播的形式发送出去（对于该表项，gateway和interface相同）。No.7：广播路由当系统接收到一个广播数据包时，系统会将该数据包从这个接 口直接发送出去。2）本实验

17、中PC2将使用哪条路由发送对目的主机的ping报文？答：使用第一条，即缺省路由。2、记录步骤4中PC2上显示的PING命令选项-n、-l、-f的含义。-n count Number of echo requests to send.-l size Send buffer size.-fSet Don't Fragment flag in packet.3、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 -n 1 Reply from :

18、 bytes=32 time=261ms TTL=124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 request12400Echo replyB12480Echo request12800Echo 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byte

19、s :发送字节数time :往返时间TTL:生存时间4、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 -n 1 -l 1500Reply from : bytes=1500 time=252ms TTL=124子网IP分组首部总长 标识 不分还有分分片偏移 源IP地址目的IP地址度片片A1500760104876001854875001

20、8579675010724750197B79676010724760197487600185150075010487500185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

21、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？答：子网A: 2个分片，子网B: 3个分片；子网A的分片由PC2划分，子网B 的分片由路由器R3戈U分；从实验记录可知PC2发送的分组总长度为1500字节， 在Ethernet 1中，当数据报被封装成帧时，帧的长度大于了它的 MTU(1500), 因此PC2要将数据报分片；当分组到达路由器 R3时，从实验拓扑图可以看出， R3-R4之间的链路带

22、宽比较大，分组将选择该路径，而链路的 MT0800,因此 对总长度为1500的那个分组还要继续分片，而总长度为48的分组则不需要，分 片的过程由R3完成；分片的重组操作将由目的主机 PC3进行。(2) 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？答：子网A: 3个分片，子网B: 2个分片；子网B的分片由PC3划分，子网A 的分片由路由器R4戈U分；PC3发送的分组总长度为1500字节，在Ethernet 2 中，当数据报被封装成帧时

23、，帧的长度大于了它的MTU(1500),因此PC3要将数据报分片；当分组到达路由器 R2时，从实验拓扑图可以看出，R2-R4之间的 链路带宽比较大，分组将选择该路径，它的MTl> 1500,被分片的2个分组都可正常通过，当分组到达路由器 R4时，R4-R3是下一跳必须要经过的路径，而 它的MTU只有800,因此对总长度为1500的分组还要继续分片，而总长度为 48 的分组则不需要，分片的过程由 R4完成；分片的重组操作将由目的主机 PC2进 行。(3)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？

24、应根据分片首部中的“标识”字段判断收到的分片所属的IP分组；属于同一 IP分组的分片需按照分片首部中“标志”字段中的第三位(M即“还有分片” 位)和“分片偏移”字段进行重组。5、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 -n 1 -l 1500 -fPacket needs to be fragmented but DF set.【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。没有捕获到。PING回应信息意思是分组应该被分片才能正常通信。Ping命 令中-f使得分组不分片，导致分组封装成帧

25、后长度大于以太链路的 MTIM无法 传输。6、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9ping -n 1 Request timed out.【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。能捕获到PC2发送的报文，但不能捕获到PC2希望接收的报文。PING回应信息的意思是请求超时，因为 PC4没有开机，所以无法给予应答。(2)在ping时如果收到“ Request timed out. ”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？不一定。有可能是因为请求分组丢失或

26、网络拥塞等原因7、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 -n 1 Reply from 54: Destination host unreachableIP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17980-196543179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

27、异之处，并解释其差异产生的原因。差异在于PING回应信息内容不同。步骤9中主机不可达，但主机所在的子网是可达的，而步骤10中主机和主机所在的子网均不可达。8、记录步骤12中主机上输入的TRACED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 Request25554110TTL Exceeded280Echo Req

28、uest254110TTL Exceeded380Echo Request253110TTL Exceeded480Echo Request252110TTL Exceeded580Echo Request12400Echo ReplyB180Echo Request12800Echo 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】