网际协议IP.docx
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网际协议IP
《计算机网络实验》实验报告
实验名称:
网际协议(IP)
年级:
2010级
专业:
软件工程
班级:
2班
姓名:
学号:
成绩:
指导教师:
卢正添
提交报告时间:
年月日
一、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
二、实验环境
网络结构二
注:
我是主机B
三、实验步骤与实验结果
练习名称
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的首部校验和只包括数据报的首部,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,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:
报文数据发生变化,变化的字段为“生存时间”和“首部校验和”。
主机B中“生存时间”字段的值为128,“首部校验和”字段的值为0D75;而主机E中,“生存时间”字段的值为127,“首部校验和”字段的值为0E75。
因为主机B相当于路由器,数据包每经过一个路由器“生存时间”字段的值就会减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172.16.1.1的接口可以捕获到主机A所发送的报文,主机E和主机B对应于172.16.0.1的接口不能捕获到主机A所发送的报文。
因为此报文的“生存时间”为1,当经过路由器即主机B后字段的值减为0,路由器将该报文丢弃不进行转发,从而致使主机E无法捕获到主机A所发送的报文。
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:
区别:
IP地址是网络层和以上各层使用的地址,是一种逻辑地址,可以不具备全局的唯一性,只要具备局部的唯一性就可以;但是硬件地址是数据链路层和物理层使用的地址,必须具有全局的唯一性。
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。
为完成数据的传送,链路层及其以下层使用硬件地址进行地址标识。
MAC地址在硬件中是不变的,而IP地址是可以变化的。
练习名称
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
收到IP数据报1:
B(172.16.1.1)CD
收到IP数据报2:
B(两个接口)EF
●结合实验结果,简述直接广播地址的作用。
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)。
(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
收到主机A发送的IP数据报:
B(172.16.1.1)CD
未收到主机A发送的IP数据报:
B(172.16.0.1)EF
●结合实验结果,简述受限广播地址的作用。
答:
受限的广播地址为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。
在任何情况下,路由器都不转发目的地址为受限地址的数据报。
这样的数据报仅出现在本地的网络中。
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:
没有收到。
因为127.0.0.1称为环回地址,常用于本机上软件测试和本机上网络应用程序之间的通信地址,分组永远不离开这个机器。
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:
在局域网中,硬件地址又称为物理地址或MAC地址(因为这种地址应用在MAC帧中),802标准为局域网规定了一种48bit的全球地址,是指局域网上每一台计算机所插入的网卡上固化在ROM中的地址。
当我们把整个因特网看成一个单一的、抽象的网络时,IP地址就是给每个连接在因特网上的设备分配一个在全世界范围是唯一的32bit的标识符。
硬件地址与IP地址的区别如下:
从层次的角度看,物理地址是数据链路层和物理层使用的地址,而IP地址是网络层和以上各层使用的地址。
在发送数据时,数据从高层下到底层,然后才到通信链路上传输。
使用IP地址的IP数据报一旦交给了数据链路层,就被封装成MAC帧了。
MAC帧在传输时使用的源地址和目的地址都是硬件地址,两个硬件地址都写在MAC帧的首部中。
连接在通信链路上的设备在接收MAC帧时,其根据是MAC帧首部中的MAC地址。
在数据链路层看不见隐藏在MAC帧的数据中的IP地址。
只有在剥去MAC帧首部和尾部后将MAC层的数据上交给网络层后,网络层才能在IP数据报的首部中找到源IP地址和目的IP地址。
在IP层抽象的互联网上只能看到IP数据报。
路由过程根据目的IP地址的网络号进行路由选择。
尽管互联在一起的网络硬件地址体系各不相同,但IP层抽象的互联网却屏蔽了下层这些很复杂的细节,只有我们在网络层上讨论问题,就能够使用统一的、抽象的IP地址研究设备之间的通信。
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吗?
答:
路由器不转发受限广播。
练习名称
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。
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-l1000172.16.0.2。
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:
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。
表3-6实验结果
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,执行命令ping-l2000172.16.0.2。
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。
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被分为2片?
答:
长度为2000字节时。
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。
练习名称
子网掩码的作用
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.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Aping主机B(172.16.1.1),主机Cping主机D(172.16.1.4),主机Eping主机F(172.16.0.3)。
●记录实验结果
表3-7实验结果
●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
1.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:
在首部中的错误比在数据中的错误更严重,例如,一个坏的地址可能导致分组被投寄到错误的主机。
许多主机并不检查投递给他们的分组是否确实是要投递给它们,它们假定网络从来不会把本来是要前往另一主机的分组投递给它们。
数据不参与检验和的计算,因为这样做代价大,上层协议通常也做这种检验工作,从前,从而引起重复和多余。
因此,这样做可以加快分组的转发,但是数据部分出现差错时不能及早发现。
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