实验二 网际协议IP.docx
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实验二网际协议IP
实验报告
课程名称计算机网络
实验项目_实验二网际协议IP
实验仪器网络协议仿真教学系统PC机
系别____计算机学院_________
专业____网络工程___________
班级/学号__网工1203/2012011438__
学生姓名_____熊健羲___________
实验日期_____________
成绩_______________________
指导教师____________
实验二:
网际协议IP
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、实验原理
一、IP报文格式
IP数据报是由IP首部加数据组成的。
IP首部的最大长度不超过60字节。
IP数据报文格式如下图所示:
4位版本
4位首部长度
8位服务类型
16位总长度(字节数)
16位标识
3位标志
13位片偏移
8位生存时间
8位协议类型
16位首部检验和
32位源IP地址
32位目的IP地址
选项(如果有)
数据
二、IP分片
链路层具有最大传输单元(MTU)这个特性,它限制了数据帧的最大长度。
不同的网络类型都有一个上限值。
以太网通常是1500字节。
如果IP层有数据包要传输,而数据包的长度超过了MTU,那么IP层就要对数据包进行分片操作。
使每一片长度都小于MTU。
IP首部中“16位标识”、“3位标志”和“13位片偏移”包含了分片和重组所需的信息。
另外,当数据被分片后,每个片的“16位总长度”值要改为该片的长度值。
三、IP路由表
大部分网络层设备都存储着一张记录路由信息的表格,称为路由表。
它由许多条项目组成。
网络层设备收到数据报后,根据其目的IP地址查找路由表确定数据报传输的最佳路径(下一跳)。
然后利用网络层的协议重新封装数据报,利用下层提供的服务把数据报转发出去。
路由表的项目一般含有五个基本字段:
目的地址、网络掩码、下一跳地址、接口、度量。
路由表按如下顺序匹配:
直接交付->特定主机交付->特定网络交付->默认交付
四、路由选择过程
路由选择模块从IP处理模块接收到IP分组后,使用该分组的目的IP地址同路由表中的每一个项目按特定的顺序(按照前面介绍的“路由表匹配顺序”)查找匹配项,当找到第一个匹配项后就不再继续寻找了,这样就完成了路由选择过程。
匹配路由表项的方法是将IP地址与路由表中的一个项目的“子网掩码”进行按位“与”操作,然后判断运算结果是否等于该项目的“目的地址”,如果等于,则匹配成功,否则,匹配失败。
三、网络结构
该实验采用网络结构二。
说明:
主机A、C、D的默认网关是172.16.1.1;主机E、F的默认网关是172.16.0.1。
四、实验内容和步骤
练习一:
编辑并发送IP数据报
1.主机A启动仿真编辑器,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:
26。
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:
在其他所有字段填充完毕后计算并填充。
IP在计算校验和时包括那些内容?
【说明】先使用仿真编辑器的“手动计算”校验和,再使用仿真编辑器的“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。
2.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。
3.主机A发送第1步中编辑好的报文。
4.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,
B机:
E机:
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。
有变化。
前12位是主机A目的MAC地址,之后12位是源MAC地址,接着4位是协议类型或数据长度,在之后两位是版本号和首部长度,最后两位是区分服务。
80变成7F,即经过B主机转发之减少一次,依次类推,直到6A变为69。
最后两位74是主机A发送的报文内容。
5.将第2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。
6.主机B、E重新开始捕获数据。
7.主机A发送第5步中编辑好的报文。
8.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,
B机:
E机:
捕获不到
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
主机B能捕获到,但主机E捕获不到。
因为主机A发送的报文的生存时间(TTL)经过路由器减一,到达主机E之前生存时间已为0,会被抛弃,所以主机E捕获不到。
练习三:
IP数据报分片
1、在主机B上使用“开始\程序\网络协议仿真教学系统通用版\工具\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E恢复默认过滤器。
主机A、B、E重新开始捕获数据。
5、在主机A上,执行命令ping-l2000172.16.0.2。
6、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。
2000---->1500(第一次在主机A上分片)1500=28+147228=20+8
800字节只用了796,因为使用数必须被8整除。
8个字节一个,不满则不能用。
7、主机B上使用“开始\程序\网络协议仿真教学系统通用版\工具\MTU工具”恢复以太网端口的MTU为1500字节。
【实验总结】
这次实验里,我们开始虽然完成了实验,但是并没有回答上老师的问题。
对IP报数据分片了解不深,后来经过老师的引导和自己对数据的观察,掌握了数据报的分片原理,这是实验很有收获。
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