整理电子科大tcpip实验报告二排错工具ping和trace.docx
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张嬗雒老师
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电子科技大学
实
验
报
告
学生姓名:
学号:
指导教师:
日期:
年月日
实验项目名称:
报告评分:
教师签字:
一、实验原理
“PING”这个名字源于声纳定位操作。
PING程序的目的是测试另一台主机是否可达,它发送ICMP回送请求报文给被测主机,并等待返回的ICMP回送应答或差错报告报文。
ICMP协议(RFC792)是IP协议的辅助协议,提供差错报告和查询机制。
一台主机的可达性不仅取决于IP层是否可达,还取决于使用的高层协议及端口号。
仅当被测主机可达时,PING程序才能收到返回的ICMP回送应答报文,并能测出到该主机的往返时间。
如果被测主机不可达,PING程序会收到一些ICMP差错报告报文,甚至收不到任何返回信息。
根据ICMP差错报告报文的类型可粗略判定主机不可达的原因。
不同的物理网络具有不同的最大传送单元(MTU)值,因此可能需要对IP分组进行分片操作使其能够通过这些物理网络.当IP分组被分片时,需要修改分组头中的标志、分片偏移和总长度值,其余各字段将被复制到所有分片中。
已经分片的IP分组在遇到具有更小MTU的网络时还会被再次分片.
TTL字段是由发送端初始设置在IP分组首部中的一个8bit字段,不同操作系统上的不同应用程序指定的TTL初始值不同。
路由器在转发每个IP分组时需要将该分组的TTL值减1或减去该分组在路由器中停留的秒数。
由于大多数路由器转发IP分组的时延都小于1秒钟,因此TTL最终成为一个跳站计数器,即分组每经过一台路由器其TTL值被减1.TTL字段的目的是为了防止分组在选路时被无休止的转发。
当路由器收到一份需转发的IP分组时,如果该分组的TTL值为1,路由器则丢弃该分组,并向分组源发送一份ICMP的TTL超时报文.
TRACE程序使用IP分组首部的TTL字段(生存时间)和ICMP报文,让使用者可以看到IP分组从一台主机传到另一台主机所经过的路由。
TRACE程序首先发送一份TTL值为1的IP分组给目的主机,处理该IP分组的第1个路由器即会返回一份以自己的IP地址为源的携带有ICMP超时报文的IP分组,这样TRACE程序就得到了该路径中第1个路由器的IP地址。
然后,TRACE程序发送一份TTL值为2的IP分组,同样又可获得该路径中第2个路由器的IP地址。
TRACE程序不断增加所发送IP分组的TTL值直至IP分组到达目的主机,即可获得到目的主机所经过的每一个路由器地址.
但是,IP分组的目的主机不处理该分组的TTL值,即使收到TTL值为1的IP分组也不会丢弃该分组并产生一份ICMP超时报文.因此,TRACE程序必须判断IP分组是否已到达目的主机,不同操作系统上的TRACE程序的判断方法不同。
目前通常有两种实现方法:
一种是利用“端口不可达”的ICMP差错报文,另一种则是使用ICMP回送请求和回送应答报文。
在前一种方法中,TRACE程序发给目的主机的IP分组中携带的是一份UDP数据报,该UDP数据报的目的端口是一个目的主机上任一应用程序都不可能使用的UDP端口(通常大于30000)。
当该IP分组到达目的主机时,目的主机的UDP模块会产生一份“端口不可达”的ICMP差错报文返回给TRACE程序。
这样,TRACE程序即可根据收到的ICMP报文是超时还是端口不可达来判断何时结束。
在后一种方法中,TRACE程序发给目的主机的IP分组中携带的是ICMP回送请求报文。
当该IP分组到达目的主机时,目的主机即会返回一份ICMP回送应答报文给TRACE程序.这样,TRACE程序即可根据收到的ICMP报文是超时还是回送应答来判断何时结束。
二、实验目的
1、了解网络连通性测试的方法和工作原理
2、了解网络路径跟踪的方法和工作原理
3、掌握MTU的概念和IP分片操作
4、掌握IP分组生存时间(TTL)的含义和作用
5、掌握路由表的作用和路由查找算法
三、实验内容
PC2
PC3
R1
R2
F0/0
F0/0
Ethernet1
(VMnet1)
Ethernet2
(VMnet2)
R1F0/0=192.168.11.254/24R2F0/0=192.168.22.254/24R1~R4间4个IP子网掩码均为/30
PC2=192.168.11.2/24PC3=192.168.22.3/24PC4=192.168.22.4/24(未开机)
R4
R3
子网A
子网B
BW=100M
MTU=1500
BW=2M
MTU=800
BW=100M
MTU=1500
BW=64K
MTU=800
MTU=1500
MTU=1500
PC4
F0/1
F0/0
S1/1
S1/0
S1/0
F0/1
F0/0
S1/0
实验拓扑中VMware虚拟机PC2、PC3和PC4(未开机)分别位于由提供集线器功能的虚拟网卡VMnet1和VMnet2模拟实现的两个以太网Ethernet1和Ethernet2中,这两个以太网对应的IP子网A和子网B分别连在Dynamips软件模拟实现的路由器R1和R2的F0/0接口上。
R1和R2经由Dynamips软件模拟实现的路由器R3和R4互联,R1、R2、R3和R4之间运行OSPF路由协议,没有缺省路由.
实验者在PC2上使用通信测试命令(ping)和路径跟踪命令(tracert),结合Dynamips软件的分组捕获功能以及Wireshark软件的捕获分组查看功能,测试子网A、B之间的连通性和通信路径,考察IP地址和分组长度对网络间通信的影响以及IP分组生存时间(TTL)对网络间IP分组交付的影响,体会ICMP协议的差错报告机制,理解并掌握PING和TRACE的工作原理和操作命令。
四、实验器材(设备、元器件)
PC计算机一台.
五、实验步骤
1、依次启动VMwareWorkstation中TCPIP组内的虚拟机PC2和PC3。
(注:
不开启PC4)
2、启动DynamipsServer,然后运行lab2。
net,在Dynagen窗口中提示符“=〉”后依次输入以下命令启动路由器R1、R2、R3和R4:
=>startR1
=>startR2
=〉startR3
=>startR4
3、在PC2上使用“routeprint”命令查看并记录该主机的路由表。
4、在PC2的cmd窗口键入“ping”命令,查看并记录选项—n、—l、—f的含义和功能。
然后在PC2上pingPC3的IP地址确保整个实验网络运行正常。
5、在Dynagen窗口中提示符“=〉”后依次输入以下命令捕获子网A和子网B中的分组:
=〉captureR1f0/0aping.cap
=>captureR2f0/0bping.cap
6、在PC2上使用—n选项pingPC3的IP地址,记录ping回应信息。
ping-n1 7、在PC2上使用-n和—l选项pingPC3的IP地址,记录ping回应信息. ping—n1-l1500 8、在PC2上使用—n、—l和—f选项pingPC3的IP地址,记录ping回应信息。 ping—n1—l1500—f〈PC3的IP地址〉 9、在PC2上ping未开机的PC4,记录ping回应信息。 ping—n1192.168。 22。 4 10、在PC2上ping10.1.1.1,记录ping回应信息。 ping—n110.1.1.1 11、在Dynagen窗口中提示符“=>”后依次输入以下命令重新捕获子网A和子网B的分组: =〉、 =>nocaptureR2f0/0 =〉captureR1f0/0atrace。 cap =〉captureR2f0/0btrace.cap 12、在PC2上tracePC3的IP地址,记录trace回应信息. tracert 13、在Dynagen窗口中提示符“=〉”后依次输入以下命令停止捕获子网A和子网B中的分组: =>nocaptureR1f0/0 =>nocaptureR2f0/0 14、用Wireshark软件查看并分析捕获的分组文件(aping.cap、bping。 cap、atrace。 cap、btrace.cap)中的ping和trace通信分组,查看过滤条件为“ip。 proto==1”(在Wireshark主窗口界面“过滤工具栏”的“Filter: ”域中输入). 15、实验结束后,按照以下步骤关闭实验软件、上传实验数据、还原实验环境: (1)在Dynagen窗口中提示符“=〉"后依次输入以下命令关闭Dynagen窗口,然后再关闭DynamipsServer窗口: =>stop/all =>exit (2)依次关闭PC2和PC3,再关闭VMware窗口; (3)运行lab2。 net所在目录下的“reset.bat”文件。 六、实验数据及结果分析 1、按照显示顺序记录步骤3中PC2的路由表信息: No. NetworkDestination Netmask Gateway 1 0。 0。 0.0 0。 0。 0。 0 192.168.11。 254 2 127.0。 0。 0 255。 0.0。 0 127.0。 0。 1 3 192。 168.11。 0 255.255。 255。 0 192.168.11.2 4 192.168.11.2 255.255.255.255 127.0.0.1 5 192。 168。 11。 255 255.255。 255。 255 192.168.11。 2 6 224。 0。 0。 0 240。 0。 0.0 192。 168。 11.2 7 255。 255.255。 255 255.255。 255.255 192。 168。 11。 2 DefaultGateway: 192.168.11。 254 【分析】 1)请按照网关(gateway)地址分类分析主机路由表中每条路由表项的网关地址的特征,路由的目的地,以及所采取的分组交付方式。 No。 1: 缺省路由。 当系统收到一个目的地址不在路由表中的数据包时,系统会将该数据包发送到缺省网关192。 168.11.254;采取间接交付。 No.2: 本地环路。 当系统接收到一个发往目标网段127.0.0.0的数据包时,系统将接收发往该网段的所有数据包.采取直接交付。 No.3: 直连网段. 当系统接收到一个发往目的网段192.168。 11。 0的数据包时,系统会将该数据包通过192。 168.11。 2这个接口发送出去(表中没给出interface的相应记录,对于该表项,gateway和interface是同一个,因为分组的目的网段正是路由器所直连的网段)。 采取直接交付。 No.4: 本地主机路由。 当系接收到一个目标IP地址为本地网卡IP地址的数据包时,系统将接收该数据包。 采取直接交付。 No.5: 本地广播路由。 当系统接收到一个发给直连网段的本地广播数据包时,系统会将该数据包从192。 168。 11.2这个接口以广播的形式发送出去(对于该表项,gateway和interface相同)。 No.6: 组播路由。 当系统接收到一个组播数据包时,系统会将该数据包从192。 168。 11。 2这个接口以组播的形式发送出去(对于该表项,gateway和interface相同)。 No.7: 广播路由 当系统接收到一个广播数据包时,系统会将该数据包从192。 168.11。 2这个接口直接发送出去。 2)本实验中PC2将使用哪条路由发送对目的主机的ping报文? 答: 使用第一条,即缺省路由。 2、记录步骤4中PC2上显示的PING命令选项-n、—l、-f的含义。 —ncountNumberofechorequeststosend. -lsizeSendbuffersize。 -fSetDon’tFragmentflaginpacket. 3、记录步骤6中PC2上的ping命令回应信息,并按分组的捕获顺序记录该步骤在子网A和子网B上捕获的ICMP报文信息: Ping命令 PING回应信息 ping-n1192.168。 22.3 Replyfrom192.168。 22.3: bytes=32time=261msTTL=124 子网 IP分组首部 ICMP报文首部 TTL 源IP地址 目的IP地址 Type Code 报文类型 A 128 192.168。 11.2 192。 168。 22.3 8 0 Echorequest 124 192.168.22.3 192.168.11.2 0 0 Echoreply B 124 192.168。 11。 2 192.168。 22.3 8 0 Echorequest 128 192。 168。 22.3 192。 168。 11.2 0 0 Echoreply 说明: IP地址用点分十进制表示,其他值均用十进制表示。 【分析】解释PING命令回应信息中的bytes、time和TTL参数的含义。 bytes: 发送字节数 time: 往返时间 TTL: 生存时间 4、记录步骤7中PC2上的ping命令回应信息,并按分组的捕获顺序记录该步骤在子网A和子网B上捕获的ICMP报文的IP分组头信息: Ping命令 PING回应信息 ping—n1—l1500192.168。 22。 3 Replyfrom192.168。 22。 3: bytes=1500time=252msTTL=124 子网 IP分组首部 总长度 标识 不分片 还有分片 分片偏移 源IP地址 目的IP地址 A 1500 76 0 1 0 192.168。 11。 2 192。 168。 22。 3 48 76 0 0 185 192.168。 11。 2 192。 168。 22.3 48 75 0 0 185 192。 168。 22。 3 192.168.11。 2 796 75 0 1 0 192。 168.22。 3 192。 168。 11.2 724 75 0 1 97 192.168.22.3 192。 168.11。 2 B 796 76 0 1 0 192.168.11。 2 192.168。 22。 3 724 76 0 1 97 192.168.11.2 192。 168.22.3 48 76 0 0 185 192。 168.11.2 192.168.22.3 1500 75 0 1 0 192。 168。 22.3 192.168。 11.2 48 75 0 0 185 192.168.22.3 192.168。 11。 2 说明: IP地址用点分十进制表示,其他值均用十进制表示. 注意: “分片偏移”填写的是分组首部中以8字节为单位的片偏移值。 【分析】 (1)PC2发出的IP分组(源IP地址PC2,目的IP地址PC3)在子网A和子网B上分别有几个分片? 这些分片分别是由实验拓扑中的哪些设备划分的? 为什么要划分这些分片? 这些分片的重组操作将由实验拓扑中的哪台设备进行? 答: 子网A: 2个分片,子网B: 3个分片;子网A的分片由PC2划分,子网B的分片由路由器R3划分;从实验记录可知PC2发送的分组总长度为1500字节,在Ethernet1中,当数据报被封装成帧时,帧的长度大于了它的MTU(1500),因此PC2要将数据报分片;当分组到达路由器R3时,从实验拓扑图可以看出,R3-R4之间的链路带宽比较大,分组将选择该路径,而链路的MTU是800,因此对总长度为1500的那个分组还要继续分片,而总长度为48的分组则不需要,分片的过程由R3完成;分片的重组操作将由目的主机PC3进行。 (2)PC3发出的IP分组(源IP地址PC3,目的IP地址PC2)在子网A和子网B上分别有几个分片? 这些分片分别是由实验拓扑中的哪些设备划分的? 为什么要划分这些分片? 这些分片的重组操作将由实验拓扑中的哪台设备进行? 答: 子网A: 3个分片,子网B: 2个分片;子网B的分片由PC3划分,子网A的分片由路由器R4划分;PC3发送的分组总长度为1500字节,在Ethernet2中,当数据报被封装成帧时,帧的长度大于了它的MTU(1500),因此PC3要将数据报分片;当分组到达路由器R2时,从实验拓扑图可以看出,R2—R4之间的链路带宽比较大,分组将选择该路径,它的MTU是1500,被分片的2个分组都可正常通过,当分组到达路由器R4时,R4—R3是下一跳必须要经过的路径,而它的MTU只有800,因此对总长度为1500的分组还要继续分片,而总长度为48的分组则不需要,分片的过程由R4完成;分片的重组操作将由目的主机PC2进行。 (3)在分片重组操作中,应根据分片首部中的什么信息判断收到的分片属于哪个IP分组? 属于同一IP分组的分片需按照分片首部中的什么信息进行重组? 答: 应根据分片首部中的“标识"字段判断收到的分片所属的IP分组;属于同一IP分组的分片需按照分片首部中“标志”字段中的第三位(M,即“还有分片"位)和“分片偏移”字段进行重组。 5、记录步骤8中PC2上的ping命令回应信息。 步骤 Ping命令 PING回应信息 8 ping-n1—l1500-f192.168.22。 3 PacketneedstobefragmentedbutDFset。 【分析】本步骤中是否捕获到PC2发送或接收的报文? 结合PING回应信息解释其原因。 答: 没有捕获到。 PING回应信息意思是分组应该被分片才能正常通信。 Ping命令中—f使得分组不分片,导致分组封装成帧后长度大于以太链路的MTU而无法传输. 6、记录步骤9中PC2上的ping命令回应信息。 步骤 Ping命令 PING回应信息 9 ping-n1192。 168。 22。 4 Requesttimedout。 【分析】 (1)本步骤中是否捕获到PC2发送或接收的报文? 结合PING回应信息解释其原因。 答: 能捕获到PC2发送的报文,但不能捕获到PC2希望接收的报文。 PING回应信息的意思是请求超时,因为PC4没有开机,所以无法给予应答。 (2)在ping时如果收到“Requesttimedout."信息,是否能确定目的主机一定未开机响应或一定没有可达的路由? 为什么? 答: 不一定。 有可能是因为请求分组丢失或网络拥塞等原因。 7、记录步骤10中PC2上的ping命令回应信息,并按分组的捕获顺序记录该步骤在子网A上捕获的ICMP报文信息: Ping命令 PING回应信息 ping—n110。 1.1.1 Replyfrom192。 168.11.254: Destinationhostunreachable IP分组首部 ICMP报文首部 ICMP差错报文的数据 标识 源IP地址 Type Code 标识 源IP地址 79 192。 168。 11.2 8 0 - - 196 192。 168.11。 254 3 1 79 192.168。 11。 2 说明: IP地址用点分十进制表示,其他值均用十进制表示。 【分析】请指出步骤9和步骤10中目的主机可达性的差异之处,并解释其差异产生的原因。 答: 差异在于PING回应信息内容不同.步骤9中主机不可达,但主机所在的子网是可达的,而步骤10中主机和主机所在的子网均不可达. 8、记录步骤12中主机上输入的TRACE命令及其回应信息,并按分组的捕获顺序记录该步骤在子网A和子网B上捕获的如下报文信息: 子网 IP分组首部 ICMP报文首部 TTL 源IP地址 目的IP地址 Type Code 报文类型 A 1 192.168.11。 2 192.168。 22.3 8 0 EchoRequest 255 192。 168.11.254 192。 168.11。 2 11 0 TTLExceeded 2 192.168.11.2 192。 168.22。 3 8 0 EchoRequest 254 192。 168。 13。 2 192.168.11.2 11 0 TTLExceeded 3 192.168.11.2 192。 168.22。 3 8 0 EchoRequest 253 192.168。 34。 2 192。 168.11.2 11 0 TTLExceeded 4 192。 168.11.2 192。 168.22.3 8 0 EchoRequest 252 192。 168。 24.1 192。 168。 11.2 11 0 TTLExceeded 5 192。 168.11.2 192。 168.22。 3 8 0 EchoRequest 124 192。 168.22。 3 192。 168.11.2 0 0 EchoReply B 1 192。 168。 11.2 192。 168。 22.3 8 0 EchoRequest 128 192。 168.22.3 192。 168。 11.2 0 0 EchoReply 说明: TTL、源IP地址和目的IP地址都相同的分组只记录1次; 【分析】 1)TRACE程序根据什么
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