计算机网络实验报告实验三.docx
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计算机网络实验报告实验三
计算机网络实验报告
实验题目:
IP协议
学号
日期:
2011/10/20
班级:
2009级电子商务
姓名:
Email:
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。
实验环境:
该实验采用网络结构二
实验原理:
IP协议简介及路由选择等知识。
实验内容及结果:
练习1:
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staticroute_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“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计算校验和包括在主机端计算校验和和在接收端计算校验和两部分:
在发送端先计算校验和,并把得到的结果与数据包一起发送出去。
接收端对整个数据包重复进行同样的计算。
若得到的结果正确则接受这个数据包;否则就把它丢弃。
1.在发送端计算校验和在发送端,将数据包按16位长度分段。
把这些段用反码算数运算相加,将相加后得到的和再取反码就得出了校验和。
2.在接收端计算校验和接收端把收到的数据包按16位长度分段,并把这些段相加。
把得到的和取反码。
若结果为0,则接受这个数据包;否则就拒绝这个数据包。
IP数据包的校验和只校验IP首部部分而不校验IP数据部分。
这是因为所有将数据封装在IP数据报中的高层协议,都有覆盖整个数据包的校验和。
因此,IP数据报的校验和就不必再检验所封装的数据部分。
其次,每经过一个路由器,IP数据包的首部就要改变一次,但数据部分不改变。
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,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?
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。
B和E收到的报文MAC地址不同,A到B的传输B受到的是B在A所属子网的MAC地址,而E收到的是A在所属E的子网中的另一个MAC地址。
另外,生存时间不一样。
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:
B可以捕获到A的报文,但是E捕获不到,由于超出生存时间,被丢弃。
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:
IP地址是数据链路层的地址,硬件地址称为MAC地址,是主机物理层的地址,对应不同协议。
IP地址主要用于确定主机的拓扑位置,物理地址是区分不同主机的编号。
练习2:
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,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
主机号
收到IP数据报1
收到IP数据报2
BCDEF
结合实验结果,简述直接广播地址的作用。
答:
所谓广播地址指同时向指定网上所有的主机发送报文,也就是说,不管物理网络特性如何,internet网支持广播传输。
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件。
(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
BCDEF
未收到主机A发送的IP数据报
结合实验结果,简述受限广播地址的作用。
答:
不被路由支持,只作本地广播。
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Eping127.0.0.1。
(3)主机F停止捕获数据。
主机F是否收到主机E发送的目的地址为127.0.0.1的IP数据报?
为什么?
答:
收不到。
因为使用还回地址,我们可以实现在同一台主机上实现CLIENT和SERVER。
受限广播地址的作用范围?
答:
同一子网。
受限广播地址和直接广播地址的区别?
答:
广播地址是一种特殊的IP地址形式,一种是直接广播地址,一种是有限广播地址。
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,如你说的202.163.30.255,255就是一个主机号,202则是C类的IP地址,C类IP地址就是我们常接触到的。
受限广播地址是32位全1的IP地址(255.255.255.255)。
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,主机可能还不知道它所在网络的网络掩码,甚至连它的IP地址也不知道。
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网络中。
路由器转发受限广播吗?
答:
否。
练习3:
本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。
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,pingB。
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)
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。
表3-6实验结果
字段名称
分片序列1
分片序列2
“标识”字段值
802
802
“还有分片”字段值
1
0
“分片偏移量”字段值
0
97
传输的数据量
252
796
5.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,pingB。
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。
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MTU为1500字节。
练习4:
本练习将主机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(172.16.1.11)、D、F设置子网掩码为255.255.255.224。
3.主机Aping主机B(172.16.1.11),主机Cping主机D(172.16.1.4),主机Eping主机F(172.16.0.13)。
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。
表3-7实验结果
是否PING通
主机A——主机B
不通
主机C——主机D
通
主机E——主机F
通
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:
两主机连在一个分享模块上的时候。
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:
首部校验和字段是根据IP首部计算检验和码。
它不对后面的数据进行计算。
ICMP、IGMP、UDP和TCP在它们各自的首部中均包含有同时覆盖首部和数据检验和码。
为了计算一份数据报IP校验和,首先把校验字段置为0。
然后对首部中每个16bit进行二进制反码求和,结果存放检验的字段中。
当收到一份数据报后,同样对首部中的每个16bit进行二进制反码求和。
由于接收方在计算过程中包含了发送方存在首部中的校验和,因此如果在传输过程中没发生任何差错,那么接收方计算的校验和结果应全为1。
如果不全为1(即校验和错误),那么IP就丢弃收到的数据报。
但不生成差错报文,由上层去发现丢失的数据报并进行重传。
ICMP,IGMP,TCP和UDP都采用相同校验和算法,尽管TCP和UDP除了本身的首部和数据外,在IP首部中还包含不同的字段。
由于路由器经常只修改TTL字段(减1),因此当路由器转发一份报文时可以增加它的校验和,而不需要对IP整个首部进行重新计算。
结论分析与体会:
通过这次实验,我们更加具体的了解了计算机网络,经过了实验3的练习1234,我们掌握IP数据报的报文格式,IP校验和计算方法,子网掩码和路由转发,理解特殊IP地址的含义,理解IP分片过程,理解协议栈对IP协议的处理方法,理解IP路由表作用以及IP路由表的管理。