DHCPARPICMPTCP三次握手路由跟踪课程设计.docx

1、DHCPARPICMPTCP三次握手路由跟踪课程设计 湖南人文科技学院计算机系 课程设计说明书 课 程 名 称:计算机网络技术年级/专业/班:2011级网络工程专业1班学 生 姓 名:李乐学 号:10420113指 导 教 师:彭智朝开 题 时 间:2013 年 7 月 1日完 成 时 间:2013 年 7 月 5日摘 要本文分析了动态主机配置协议DHCP、地址解析协议ARP的工作过程、TCP三次握手协议、网际控制报文协议ICMP和traceroute进行路径查询。DHCP是一种动态的网络参数配置机制，通过这种机制一台计算机会自动加入新的网络和获取IP地址而不用手工配置，它包括四个过程DHCP

2、DISCOVERY、DHCPOFFER、DHCPREQUEST、DHCPACK。ARP是一个位于TCP/IP协议栈中的最低层协议，负责将某个IP地址解析成对应的MAC地址。TCP三次握手协议保证了通信双方都知道对方已经准备好进行数据传输；双方确认了一个数据传输的初始序列号，使得TCP是面向连接的。ICMP是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机和路由器之间传递控制消息。Traceroute是用于确定IP数据报访问的路径的。关键词：DHCP、ARP、ICMP、TCP三次握手、路由跟踪湖南人文科技学院2010级网络工程专业课程设计项目一、 项目拓扑图：二、 项目需求：1、 内网业务网段繁多

3、,主机繁多，采用R0作为DHCP服务器，为内网主机分配IP地址2、 R1作为三层交换机，既需要实现为内网主机作为网关，还需要实现DHCP中继功能3、 考虑到设备的可管理性，采用远程服务访问DHCP服务器4、 为了得知R3访问R0的过程中经过了哪些设备，采用traceroute进行路径查询5、 抓包分析各个过程三、 各个设备配置脚本R0：Routerenable /*进入特权模式Router#configure terminal /*进入全局配置模式Router(config)#hostname R0 /*在全局配置模式下，把主机命名为R0R0(config)#interface Etherne

4、t 0/0 /*进入R0 e0/0端口模式R0(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 /*为e0/0端口配置IPR0(config-if)#no shutdown /* 开启此端口R0(config-if)#exit /*退到上一层R0(config)#ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.2 /*配置路由R0(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.1.2R0(config)#service dhcp /* 开启DHCP服

5、务器功能R0(config)#ip dhcp pool 1 /*为DHCP服务器命名为1R0(config-dhcp)#network 192.168.2.0 255.255.255.0 /*配置IP地址池的子网地址和子网掩码R0(config-dhcp)#default-router 192.168.2.1 /*配置IP地址池的缺省网关R0(config-dhcp)#exitR0(config)#ip dhcp pool 2R0(config-dhcp)#network 192.168.3.0 255.255.255.0R0(config-dhcp)#default-router 192.1

6、68.3.1R0(config-dhcp)#exitR0(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.2.1 192.168.2.100 /*排除不用于动态分配的地址R0(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.3.1 192.168.3.100R0(config)#line vty 0 4 /* 定义最大允许远程登录的人数R0(config-line)#password ip /*为远程登录设置密码R0(config-line)#login /*设置权限，远程登录要求密码验证R0(config-line)#end

7、 /*退出R1:RouterenableRouter#configure terminalRouter(config)#hostname R1R1(config)#exitR1#vlan database /*定义vlan数据库R1(vlan)#vlan 2 R1(vlan)#vlan 3R1(vlan)#exitR1#configure terminalR1(config)#interface fastethernet 0/0R1(config-if)#no switchportR1(config-if)#ip add 192.168.1.2 255.255.255.0R1(config-i

8、f)#no shutdownR1(config-if)#exitR1(config)#interface fastethernet 0/1R1(config-if)#switchport access vlan 2 /*为vlan分配端口R1(config-if)#exitR1(config)#interface fastethernet 0/2R1(config-if)#switchport access vlan 3R1(config-if)#exitR1(config)#interface vlan 2R1(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.25

9、5.255.0R1(config-if)#ip helper-address 192.168.1.1 /*中继的IPR1(config-if)#exitR1(config)#interface vlan 3R1(config-if)#ip add 192.168.3.1 255.255.255.0R1(config-if)#ip helper-address 192.168.1.1 R1(config-if)#exitR1(config)#ip routing /*开启IP路由R1(config)#service dhcpR1(config)#ip dhcp relay information

10、 option /*开启选择功能R2:RouterenableRouter#configure terminalRouter(config)#hostname R2R2(config)#no ip routingR2(config)#interface Ethernet 0/0R2(config-if)#no shutdownR2(config-if)#ip address dhcp /*动态分配IPR2(config-if)#endR3:RouterenableRouter#configure terminalRouter(config)#hostname R3R3(config)#no i

11、p routingR3(config)#interface Ethernet 0/0R3(config-if)#no shutdownR3(config-if)#ip address dhcpR3(config-if)#end四、 实验结果抓包并分析1、 分别在R1的f0/1和f0/0接口抓包分析R2 DHCP获取地址的过程（将实验结果及抓包结果附图分析）当R2执行“ip address dhcp”语句时，DHCP服务器R0为其动态分配了ip 地址192.168.2.101，如图1。图1、R2获取ip地址结果DHCP动态获取地址分为4个过程DHCPDISCOVERY,DHCPOFFER,DHC

12、PREQUEST,DHCPACK,如图2。图2、DHCP四个工作过程 首先寻找DHCP服务器，Client R2发送一个“DHCPDISCOVERY”广播包,其源MAC地址为自身cc:02:0c:44:00:00,源IP地址为0.0.0.0，目的MAC地址为广播ff:ff:ff:ff:ff:ff,目的IP地址为广播255.255.255.255如图3。当DHCP Relay R1 接收到Client R2的广播后，向DHCP Server R0单播“DHCPDISCOVERY”报文，其源IP为DHCP Relay R1 ip地址192.168.2.1，目的IP为192.168.1.1，源MAC

13、为cc:01:0c:44:f0:00，目的MAC为cc:00:0c:44:00:00端口号为67，如图4。图3、Client R2的“DHCPDISCOVERY”广播图4、DHCP Relay R1单播“DHCPDISCOVERY”接着提供IP租用地址，DHCP Server R0在接到DHCP Relay R1单播“DHCPDISCOVERY”后，向DHCP Relay R1单播“DHCPOFFER”，其源IP地址为192.168.1.1，目的IP地址为192.168.2.1，告诉DHCP Relay R1给你客户机提供的租用IP地址为“192.168.2.101”，如图5。DHCP Rel

14、ay R1接到DHCP Server R0单播的“DHCPOFFER”后，发出广播“DHCPOFFER”，向想要租约IP地的Client提供一个IP地址为“192.168.2.101”，其源IP地址为192.168.2.1，目的IP地址为255.255.255.255，如图6。图5、DHCP Server R0向DHCP Relay R1单播报文图6、DHCP Relay R1广播的“DHCPOFFER” 然后接收IP租约，Client R2在接收到来自DHCP Relay R1广播的“DHCPOFFER”后，广播一个“DHCPREQUEST”，告诉DHCP Relay，接受IP租约，告诉其他

15、DHCP服务器已经有IP了，请不要为其分配，如图7。DHCP Relay R1收到来自Client R2的“DHCPREQUEST”广播后，向DHCP Server R0发出单播“DHCPREQUEST”，告诉DHCP Server R0 MAC地址为“cc:02:0c:44:00:00”的Client R2接受其提供的IP租约，如图8。图7、Client R2接收IP租约的广播图8、DHCP Relay R1向DHCP Server R0发出的单播“DHCPREQUEST”最后租约确认，DHCP Server R0向DHCP Relay R1发出单播“DHCPACK”，告诉DHCP Rela

16、y R1确认给MAC地址为“cc:02:0c:44:00:00”的IP租约正式生效，如图9。DHCP Relay R1在收到DHCP Server R0单播的“DHCPACK”后，广播一个“DHCPACK”，告诉MAC地址为“cc:02:0c:44:00:00”的Client R2，DHCP Server已经确认IP为“192.168.2.101”的地址正式生效，如图10。图9、DHCP Server R0向DHCP Relay R1发出单播“DHCPACK”图10、DHCP Relay R1发出的广播“DHCPACK”租约确认2、 分别在R1的f0/1和f0/2抓包分析R2 ping R3的

17、过程中的ARP、ICMP过程（将实验结果及抓包结果附图分析）在R2端执行“ping 192.168.3.101”时，界面出现“！”，表示能ping通，如图11。图11、ping命令结果 Ping包括两个过程，一个是ARP寻址过程，一个是ICMP请求通信过程。 ARP工作过程： 首先R2的“Ping 192.168.3.101”命令执行时，因为IP地址“192.168.3.101”和“192.168.2.101”不是在同一个网段，所以R2要找到默认网关“192.168.2.1”的MAC地址，它以源MAC地址为cc:02:08:54:00:00，源IP地址为192.168.2.101广播，寻找19

18、2.168.2.1的MAC地址，如图12。图12、R2 ARP 广播寻找“192.168.2.1”的位置 R1在收到广播后，拿“192.168.2.1”和端口IP比对，发现符合，它把自身MAC地址“cc:01:08:54:00:00”以单播形式告诉MAC地址为cc:02:08:54:00:00，IP地址为192.168.2.101的R2，如图13。图13、R1 ARP单播应答 R3在收到ping命令广播后，为了应答“192.168.2.101”的报文，而它的IP地址和R2不在同一个网段，所以它要寻找本网段默认网关“192.168.3.1”的位置，以cc:03:08:54:00:00为源MAC地

19、址，以自身192.168.3.101为源IP地址，广播一个ARP，如图14。图14、R3广播寻找网关“192.168.3.1” R1收到广播后，将自身MAC地址“cc:01:08:54:00:00”以单播的形式告诉R3，源IP地址为192.168.3.1，源MAC地址为cc:01:08:54:00:00，目的IP地址为192.168.3.101，目的MAC地址为cc:03:08:54:00:00，如图15。图15、R1单播告诉R3自身位置ICMP工作过程：在ARP工作结束后，R2知道R3的位置，要和R3通信就要经过R1代理，于是R2以源IP为192.168.2.101，源MAC为cc:02:0

20、8:54:00:00，目的IP为192.168.3.101，目的MAC为cc:01:08:54:00:00，想通过R1与R3通信，ICPM类型为8请求与R3通信，如图16。图16、R2请求与R3通信 R1收到R2请求报文后，以源IP为192.168.2.101，源MAC为cc:01:08:54:00:00，目的IP为192.168.3.101，目的MAC为cc:03:08:54:00:00向R3发出请求，告诉R3“192.168.2.101”请求与其通信，如图17。图17、R1代理R2请求与R3通信R3收到R1代理的R2请求通信报文后，马上以源IP 为192.168.3.101，源MAC为 c

21、c:03:08:54:00:00，目的IP为192.168.2.101，目的MAC为cc:01:08:54:00:00发出响应报文，表示愿意与“192.168.2.101”通信，如图18。图18、R3应答愿意通信报文R1收到R3应答报文后，以源IP为192.168.3.101，源MAC为cc:01:08:54:00:00，目的IP为192.168.2.101，目的MAC为cc:02:08:54:00:00单播的形式告诉“192.168.2.101”R2“192.168.3.101”愿意与其通信，建立连接，如图19。图19、R1应答R2通信报文3、分别在R1的f0/2和f0/0接口抓包分析R3远

22、程访问及traceroute路径查询R0的过程（将实验结果及抓包结果附图分析）在R3上执行“telnet 192.168.1.1”命令时，界面出现如图20的结果，表示R3远程登录R0。 图20、远程登录成功界面 R3远程登录R0时，TCP执行三次握手协议。首先由R3向R0发出请求断，因为“192.168.1.1”和“192.168.3.101”不在同一网段，所以R1被作为交换转发，R3以源IP地址为192.168.3.101，源MAC地址为cc:03:08:54:00:00，以目的IP地址为192.168.1.1，目的MAC地址为cc:01:08:54:00:00， SYN=1，ACK=0，S

23、eq=0 ，发出请求，如图21。R1收到后，以源IP为192.168.3.101，源MAC为cc:01:08:54:f0:00，目的IP为192.168.1.1，目的MAC为cc:00:08:54:00:00，向R0转发R3的请求SYN=1，ACK=0，Seq=0，如图22。图21、R3发出的请求断图22、R1转发的请求断R0在收到R1转发来的R3请求连接包时，以源IP地址为192.168.1.1，源MAC地址为cc:00:08:54:00:00，目的IP地址为192.168.3.101，目的MAC地址为cc:01:08:54:f0:00向R1发出连接确认SYN=1，ACK=1，Seq=0，如

24、图23。R1收到此数据包后把源MAC地址改为cc:01:08:54:00:00，目的MAC地址改为cc:03:08:54:00:00，转发此数据包，告诉R3“192.168.1.1”确认连接。图23、R0向R1发出包确认连接 R3收到R1转发的R0确认信息后，以源IP地址为192.168.3.101，源MAC地址为cc:03:08:54:00:00，以目的IP地址为192.168.1.1，目的MAC地址为cc:01:08:54:00:00，向R1发出确认连接，ACK=1，Seq=1，SYN=0，如图24。R1收到R3的确认连接后，以源IP为192.168.3.101，源MAC为cc:01:08

25、:54:f0:00，目的IP为192.168.1.1，目的MAC为cc:00:08:54:00:00，转发R3的确认连接包，远程登录完成。图24、R3发出确认连接包在R3上执行“traceroute 192.168.1.1”时，界面出现如图25跟踪结果。图25、traceroute跟踪结果 首先，R3 的 traceroute以源IP为192.168.3.101，源MAC为cc:03:08:54:00:00，目的IP为192.168.1.1，目的MAC为R1 MAC cc:01:08:54:00:00发送出一个TTL为1的数据报，如图26。图26、R3发出的第一个数据报当R1收到这个数据报后，

26、它将TTL减1。此时TTL变成0，所以R1丢掉此数据报，以源IP为192.168.3.1，源MAC为cc:01:08:54:00:00，目的IP为192.168.3.101，目的MAC为cc:03:08:54:00:00向R3送回一个“time to live exceeded in transit”数据报，告诉R3超时，如图27。 图27、R1会送超时数据报 R3收到这个数据报后，便知道R1这个路由器存在于这个路径上，接着R3把TTL加1的数据报发出，持续此步骤，直到UDP数据报到达目的地址R0时，向R3回送一个“port unreachable”的数据报，R3收到这个数据报后，便知道目的地

27、已经到达，如图28。 图28、目的地到达会送数据报五、 体会与致谢此次课程设计是完成得最好的一次，全部是本人亲自完成。在此途中，我虽然遇到很多问题，如DHCP中继问 题，ARP代理问题等等。但是通过网络、问同学和向老师请教都一一解决了，自认为完成得非常优秀。在此首先感谢自已这几天来的辛苦与努力，感谢彭老师对该计算机网络课程的高瞻远瞩的教学和对我们的严格要求，致使我们基础扎实，感谢蓝狐的胡老师对此次课程设计的教学和指导。六、 参考文献1 陈代武编著.计算机网络技术.北京：北京大学出版社，2009.2 教育部考试中心编著.全国计算机等级考试四级教程网络工程师.北京：高等教育出版社，2010.3 雷震甲主编.网络工程师.北京：清华大学出版社，20094（美）W.Richard Stevens著.TCP/IP详解.卷一：协议.北京:机械工业出版社，2000.5 谢希仁编著计算机网络（第四版）北京：电子工业出版社，2006,12。.教参：6 黄叔武编计算机网络工程教程北京：清华大学出版社，1999,7。7 李勇帆等 计算机网络湖北：武汉大学出版社，2005,8。8 高传善等数据通信与计算机网络（第2版）北京：高等教育出版社，2004,12。9 Jean Walrand Pravin Varaiya著，张艳等译高性能通信网络（第2版）北京：机械工业出版社，2002,2