山东大学计算机网络-实验三

1、精品文档实验 3网际协议（ IP ）【实验目的】1. 掌握 IP 数据报的报文格式2. 掌握 IP 校验和计算方法3. 掌握子网掩码和路由转发4. 理解特殊 IP 地址的含义5. 理解 IP 分片过程6. 理解协议栈对 IP 协议的处理方法7. 理解 IP 路由表作用以及 IP 路由表的管理【实验步骤】练习 1编辑并发送 IP 数据报练习内容：各主机打开协议分析器， 进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确性， 如果通过拓扑验证， 关闭协议分析器继续进行实验， 如果没有通过拓扑验证， 请检查网络连接。本练习将主机 A、B、C、D、E、F 作为一组进行实验。1.主机 B 在命令行方式下输入stat

2、icroute_config命令，开启静态路由服务。2. 主机 A 启动协议编辑器，编辑一个 IP 数据报，其中：MAC层：目的 MAC地址：主机 B 的 MAC地址（对应于 172.16.1.1接口的 MAC）。源 MAC地址：主机 A 的 MAC地址协议类型或数据长度： 0800。IP 层：总长度： IP 层长度。生存时间： 128。源 IP 地址：主机 A 的 IP 地址（ 172.16.1.2 ）。目的 IP 地址：主机 E 的 IP 地址（ 172.16.0.2 ）。校验和：在其它所有字段填充完毕后计算并填充。自定义字段：数据：填入大于1 字节的用户数据。【说明】先使用协议编辑器的

3、“手动计算 ”校验和，再使用协议编辑器的 “自动计算 ”校验和，将两次计算结果相比较，若结果不一致，则重新计算。 IP 在计算校验和时包括哪些内容？答： IP 的首部校验和只检验数据报的首部，但不包括数据部分。3. 在主机 B（两块网卡分别打开两个捕获窗口）、 E 上启动协议分析器，设置过滤条件（提取 IP 协议），开始捕获数据。4. 主机 A 发送第 1 步中编辑好的报文。5.主机 B、 E 停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机A 所发送的数据报，。第 一一页欢迎共下载 十 页精品文档并回答以下问题： 第 1 步中主机 A 所编辑的报文，经过主机 B 到达主机 E 后，报文数据是否发生变化

4、？若发生变化，记录变化的字段，并简述发生变化的原因。答：发生了变化，发生变化的字段有，TTL 和“首部校验和”。机 B 为路由器，数据包每经过一路由器TTL 字段的值会减 1 并重新计算校验和。6. 将第 1 步中主机 A 所编辑的报文的 “生存时间 ”设置为 1，重新计算校验和。7. 主机 B、 E重新开始捕获数据。8. 主机 A 发送第 5 步中编辑好的报文。9. 主机 B、 E 停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机 A 所发送的数据报，并回答以下问题：主机 B、 E 是否能捕获到主机 A 所发送的报文？简述产生这种现象的原因。答：主机 B 对应于 172.16.0.42 的接口可以捕获

5、到主机 A 发送的报文。主机 B 对应于 192.168.0.2 的接口和主机 E 并不能捕获到主机 A 发送的报文。 原因当 TTL 字段的值减到 0 时，则被路由器抛弃。思考问题：1. 说明 IP 地址与硬件地址的区别，为什么要使用这两种不同的地址？答：网络层及以上使用 IP 地址，数据链路层及以下使用硬件地址。 IP 地址在 IP 数据报的首部，而硬件地址则放在 MAC帧的首部。原因：所有的数据传输是通过 MAC帧，而 IP 地址被封装在 MAC帧中，链路层及其以下层无法识别， 网络层及其以上层才能识别。 未来完成数据的传送， 链路层及其以下层使用硬件地址进行地址标识。 MAC地址在硬件

6、中是不变的，而 IP 地址是可以变化的。练习 2特殊的 IP 地址练习内容：本练习将主机 A、B、C、D、E、F 作为一组进行实验。1. 直接广播地址（1）主机 A 编辑 IP 数据报 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 。自定义字段数据：填入大于 1 字节的用户数据。校验和：在其它字段填充完毕后，计算并填充。（2）主机 A 再编辑 IP 数据报 2，其中：目的 MAC地址：主机 B 的 MAC地址（对应于172.16.1.1接口的 MAC）。源 MAC地

7、址： A 的 MAC地址。源 IP 地址：A的 IP 地址。目的 IP 地址： 172.16.0.255 。自定义字段数据：填入大于 1 字节的用户数据。校验和：在其它字段填充完毕后，计算并填充。（3）主机 B、C、D、E、F 启动协议分析器并设置过滤条件（提取IP 协议，。第 二二页欢迎共下载 十 页精品文档捕获172.16.1.2接收和发送的所有IP 数据包，设置地址过滤条件如下：172.16.1.2<->Any ）。（4）主机 B、C、D、E、F 开始捕获数据。（5）主机 A 同时发送这两个数据报。（6）主机 B、C、D、E、F 停止捕获数据。 记录实验结果表 3-4实验结果

8、主机号收到IP 数据报 1BCD收到IP数据报2B 结合实验结果，简述直接广播地址的作用。答：作用：路由器使用直接广播地址把一个分组发送到一个特定网络上的所有主机。这样所有主机都可以收到具有这种类型的目的地址的分组。2.受限广播地址（1）主机 A 编辑一个 IP 数据报，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 。自定义字段数据：填入大于1 字节的用户数据。校验和：在其它字段填充完毕后，计算并填充。（2）主机 B、C、D、E、F 重新启动协议分析器并设置过滤条

9、件（提取IP 协。第 三三页欢迎共下载 十 页精品文档议，捕获 172.16.1.2接收和发送的所有IP 数据包，设置地址过滤条件如下：172.16.1.2<->Any ）。（3）主机 B、C、D、E、F 重新开始捕获数据。（4）主机 A 发送这个数据报。（5）主机 B、C、D、E、F 停止捕获数据。 记录实验结果表 3-5实验结果主机号收到主机 A 发送的 IP 数据报B C D未收到主机 A 发送的 IP 数据报E F 结合实验结果，简述受限广播地址的作用。答：受限的广播地址是255.255.255.255 。该地址用于主机配置过程中IP 数据报的目的地址。此时，主机可能还不知

10、道它所在网络的网络掩码，甚至是它的IP 地址也不知道。受限的广播通常只在系统启动时才会用到。在任何情况下，路由器都不转发目的地址为受限的广播地址的数据报。这样的数据报仅出现在本地的网络中。所以只有主机 C、D、B1 收到主机 A 发送的 IP 数据报，而主机 E、 F 和 B 的路由 B2 未收到主机 A 发送的 IP 数据报。3.环回地址（1）主机 F 重新启动协议分析器开始捕获数据并设置过滤条件（提取IP 协议）。（2）主机 E ping 127.0.0.1。（3）主机 F 停止捕获数据。第 四四页欢迎共下载 十 页精品文档 主机 F 是否收到主机 E 发送的目的地址为 127.0.0.1

11、 的 IP 数据报？为什么？答：否。 因为 127.0.0.1 是回环地址，当使用回环地址作为 IP 报文的目的地址时，这个报文不会离开主机。思考问题：（1）受限广播地址的作用范围？答：路由器都不转发目的地址为受限的广播地址的数据报，这样的数据报仅出现在本地网络中。（2）受限广播地址和直接广播地址的区别？答：直接广播地址包含一个有效的网络号和一个全“ 1”的主机号。受限的广播地址是是 32 位全 1 的 IP 地址，即 255.255.255.255 。（3）路由器转发受限广播么？答：路由器不转发受限广播。练习 3 IP数据报分片练习内容：本练习将主机 A、B、C、D、E、F 作为一组进行实验

12、。1. 在主机 B 上使用 “实验平台上工具栏中的 MTU工具 ”设置以太网端口的 MTU 为 800 字节（两个端口都设置）。2. 主机 A、B、E 启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件( 提取 ICMP协议 ) 。3.在主机 A 上，执行命令 ping -l 1000 172.16.0.2。4. 主机 A、 B、 E 停止捕获数据。在主机 E 上重新定义过滤条件（取一个 ICMP 数据包，按照其 IP 层的标识字段设置过滤），如图所示：。第 五五页欢迎共下载 十 页精品文档图 3-24 过滤条件设置 将 ICMP报文分片信息填入下表，分析表格内容，理解分片的过程。分片 1

13、分片 2。第 六六页欢迎共下载 十 页精品文档表 3-6 实验结果字段名称分片序号 1分片序号 2分片序号 3“标识”字段值3497234972“还有分片”字段值10“分片偏移量”字段值097传输的数据量796byte252byte5. 主机 E 恢复默认过滤器。主机 A、B、E 重新开始捕获数据。6. 在主机 A 上，执行命令 ping -l 2000 172.16.0.2。字段名称分片序号 1分片序号 2分片序号 3“标识”字段值349393493934939“还有分片”字段值110“分片偏移量”字段值097185传输的数据量796byte724byte548byte。第 七七页欢迎共下载

14、 十 页精品文档7. 主机 A、B、E 停止捕获数据。察看主机 A、E 捕获到的数据，比较两者的差异，体会两次分片过程。两者的差异： 第一次传输的数据长度为1000bytes ，而 MTU为 800，因而需要进行一次分片；第二次传输的数据长度为2000bytes ，而 MTU为 800，因而需要进 2 次 分 片 。 Morefragments 字 段值 为 1 表 示 之 后 还 可以 有分 片 ； Fragment offset 字段值指明了当前分片包被重新组装成一个单独数据报时，应该位于数据报的什么位置上。8. 主机 B 上使用 “实验平台上工具栏中的 MTU工具 ”恢复以太网端口的 M

15、TU为1500 字节。思考问题：（ 1）ping 的数据部分为 3000 字节，回显请求报文为何被分为 3 片而不是 2 片？答： 数据部分为 3000 字节而 MTU为 800 字节，因此被分为 3 片 。（ 2）数据部分长度为多少时报文正好分为 2 片？答：长度为 2000 字节 。（ 3）不同协议的 MTU的范围从 296 到 65535。使用大的 MTU有什么好处？使用小的 MTU有什么好处？答：使用大的 MTU可以在较少的报文中包含较多的数据， 报文数量的减少可以降低路由器的负荷。 在使用异构网络传输时， 使用小的 MTU可以减少路由器的分片。练习 4子网掩码的作用练习内容：本练习将

16、主机 A、 B、 C、 D、 E、 F 作为一组进行实验。1. 所有主机取消网关。2. 主机 A、C、E 设置子网掩码为 255.255.255.192 ，主机 B（172.16.1.1 ）、D、 F 设置子网掩码为 255.255.255.224 。3. 主机 A ping 主机 B（172.16.1.1 ），主机 C ping 主机 D（172.16.1.4 ），主机 E ping 主机 F（ 172.16.0.3 ）。第 八八页欢迎共下载 十 页精品文档 记录实验结果表 3-7实验结果是否 ping 通主机 A-主机 B是主机 C- 主机 D是主机 E- 主机 F是 请问什么情况下两主机的子网掩码不同，却可以相互通信？答： 只要子网地址相同就可以相互通信。4. 主机 B 在命令行方式下输入 recover_config 命令，停止静态路由服务。5. 所有主机恢复到网络结构二的配置。思考问题：IP 数据报中的首部校验和并不检验数据报中的数据，这样做的最大好处是什么？缺点是什么？答：好处： 1、所有将据封装在 IP 数据报中的高层协议如 TCP，都有覆盖整个分组的校验和。因此，IP 数据报的校验和就不必再检