TCP__IP实验报告

1、电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：许都日期：2014 年 月 日实验项目名称： IP分组交付和ARP协议 报告评分：教师签字：一、【实验原理】IP子网中使用一个32比特的掩码来标识一个IP地址的网络/子网部分和主机部分。将IP地址和掩码进行“位与”运算后可以得到该IP地址所在IP子网的子网地址，结合掩码中0比特个数可以确定该IP子网的IP地址空间范围。根据IP地址所在IP子网的子网地址及其掩码，可以判断这些IP地址是否属于同一个IP子网。IP地址空间中定义了一些特殊地址：l网络/子网地址：标识一个IP网络或子网。l直接广播地址：表示该分组应由特定网络上的所有主机接收和处理。l受限广

2、播地址：表示该分组应由源所在网络或子网上的所有主机接收理。 本网络上本主机地址：表示主机自己。l环回地址：用来测试机器的协议软件。IP分组被交付到最终目的地有两种不同的交付方式：直接交付和间接交付。交付时首先通过路由选择技术确定交付方式：如果IP分组的目的与交付者在同一个IP网络上，就直接交付该分组至目的站点；如果IP分组的目的与交付者不在同一个IP网络上，就间接交付该分组至下一个路由器（即下一跳站点）。在以太网上，IP分组是封装在以太帧中发送的，因此发送时除了要有接收站的IP地址（IP分组中的目的IP地址）外，还需要接收站的MAC地址（以太网帧中的目的MAC地址）。ARP协议（RFC 826

3、）实现了IP地址（逻辑地址）到MAC地址（物理地址）的动态映射，并将所获得的映射存放在ARP高速缓存表中。不同的交付方法将导致不同的ARP解析操作，获取不同的目的物理地址。直接交付时，交付者直接将IP分组交付给该分组的目的站点，因此交付者使用ARP协议找出IP分组中目的IP地址对应的物理地址。间接交付时，交付者需要将IP分组交付给下一跳站点，而不是该IP分组的目的端，因此交付者使用ARP协议找出下一跳站点IP地址对应的物理地址。IP网络是一个逻辑网络，一个物理网络可以被逻辑划分成若干个IP网络。两个IP网络之间的通信必须经由路由器中继，未经路由器互连的两个IP网络即使在同一物理网中也不能通信。

4、主机的默认网关地址就是连接该主机所在IP网络的路由器接口的IP地址。二、【实验目的】1、掌握IP子网划分技术、IP地址分配原则，以及特殊IP地址的特征和作用2、理解掌握直接交付与间接交付IP分组过程中的路由选择、ARP解析和以太网封装技术3、分析子网划分对IP分组交付的影响三、【实验内容】实验拓扑中VMware虚拟机PC1、PC2、PC3和PC4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之间通过PP

5、P链路互联。R1、R2、PC2、PC3和PC4的网络连接均已配置。实验者首先在PC1上配置其网络连接，并配合通信测试命令（ping）来检验特殊IP地址的用途以及IP子网设置对同一物理网内计算机间通信的影响，从而理解并掌握子网地址、子网广播地址和主机地址的概念、特征与用途。然后在PC1上使用ping命令分别进行IP子网内通信和IP子网间通信，通过ARP缓存表操作命令、Dynamips软件的分组捕获功能以及Wireshark软件的捕获分组查看功能，分析IP分组的直接交付、间接交付操作和路由器的作用，掌握ARP协议的工作原理，以及IP分组投递过程中源/目的IP地址与源/目的MAC地址的特征，理解IP

6、子网对IP分组交付的影响。四、【实验器材（设备、元器件）】计算机一台五、【实验步骤】1、确保网络连接中的VMnet1和VMnet2均被启用，然后依次启动VMware Workstation中TCPIP组内的虚拟机PC1、PC2、PC3和PC4，使用ipconfig命令查看并记录这4台PC的网络连接信息，在PC1上ping PC2的IP地址，记录并分析ping的结果。2、设置PC1的子网掩码为，然后将其IP地址分别设为、55，记录并分析设置结果。3、根据实验拓扑中的各子网信息以及步骤1中记录的PC2、PC3、PC4的网络连

7、接信息，配置PC1的IP地址、子网掩码和默认网关，使得PC1能够ping通PC2，并在PC1上分别ping PC3和PC4的IP地址，记录并分析ping的结果。4、在PC1上分别ping以下8个IP地址：、55、、55、、、0、55，记录并分析ping的结果。5、运行Dynagen中的“Network device list”程序，核对确保文件中R1的F0/0值与“Network device list”中VMn

8、et1的“NIO_gen_eth”一致，R2的F0/0值与“Network device list”中VMnet2的“NIO_gen_eth”一致。然后启动Dynamips Server（直到步骤15才能关闭Dynamips Server窗口），接着运行，在Dynagen窗口中提示符“=”后依次输入以下命令启动路由器R1和R2，并进入其CLI：= start R1= start R2= con R1= con R26、分别在R1的CLI提示符“R1”后以及R2的CLI提示符“R2”后输入“show arp”命令查看并记录两台路由器当前的ARP缓存表，例：R1 show arpR

9、2 show arp7、在Dynagen窗口中提示符“=”后依次输入以下命令捕获子网A、子网B和子网C中的分组：= captureR1f0/0 a.cap= captureR2 f0/0 b.cap= captureR2s1/0 c.cap PPP8、分别在PC1、PC2、PC3、PC4上使用命令“arp -d *”清空四台PC上的ARP缓存表，然后使用命令“arp -a”查看并记录清空操作后的ARP缓存表。9、在PC1上ping PC2的IP地址，记录ping回应信息。ping结束后分别在PC1、PC2、PC3、PC4上使用命令“arp -a”、在R1和R2的CLI上使用命令“show ar

10、p”查看并记录四台PC和两台路由器的ARP缓存表。10、在PC1上ping PC3的IP地址，记录ping回应信息。ping结束后分别在PC1、PC2、PC3、PC4上使用命令“arp -a”、在R1和R2的CLI上使用命令“show arp”查看并记录四台PC和两台路由器的ARP缓存表。11、在PC1上ping PC4的IP地址，记录ping回应信息。ping结束后分别在PC1、PC2、PC3、PC4上使用命令“arp -a”、在R1和R2的CLI上使用命令“show arp”查看并记录四台PC和两台路由器的ARP缓存表。12、在PC1上ping子网A内一台不存在主机的IP地址，记录ping

11、回应信息。ping结束后在PC1上使用命令“arp -a”查看并记录其的ARP缓存表。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、子网B和子网C中的分组：= no captureR1f0/0= no captureR2 f0/0= no captureR2s1/014、用Wireshark软件查看并分析捕获的分组文件（a.cap、b.cap和c.cap）中的ARP和ICMP分组，查看过滤条件为“arp | icmp”（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：

12、（1）关闭R1、R2的CLI窗口，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Dynamips Server窗口：= stop /all= exit5 （2）将PC1的网络连接设置为“自动获得IP地址”，然后依次关闭PC1、PC2、PC3和PC4，关闭VMware窗口；（3）运行所在目录下的“reset.bat”程序来上传实验数据、还原实验环境（注意：务必按照“reset.bat”程序运行中的提示信息执行正确操作六、【实验数据及结果分析】1、 记录实验中 PC1、PC2、PC3 和 PC4 的网络连接。 PC1 PC2 PC3 PC4

13、步骤 1 步骤 3 IP 地址 子网掩码 默认网关 2、 【分析】PC1 在步骤 1 和步骤 3 中是否与 PC2、PC3、PC4 在一个 IP 子网中？为什么？ 答： 3、记录实验中 PC1 的 ping 通信结果。 步骤 目的主机 PING 回应信息 能否通信 1 PC2 3 PC2 PC3 PC4 4 55 55 0 55 9 PC2 10 PC3 11 PC4 12 本子网内不存在的主机 说明：因 Dynamip

14、s 软件模拟问题，在步骤 10 和步骤 11 中 R2 不会转发 PC1发给 PC3 和 PC4 的第 1 个 ping 测试请求报文，故实验中请忽略该报文。 【分析】PC1 在什么情况下能与 PC2、PC3、PC4 通信？ 3、 记录实验中 PC1、PC2、PC3、PC4、R1 和 R2 的 ARP 缓存表项： 步骤 6：使用“show arp”命令查看 R1 和 R2 当前的 ARP 缓存表 IP 地址 MAC 地址 Interface R1 R2 步骤 8：使用“arp a”命令查看清空操作后 PC1PC4 的 ARP 缓存表 IP 地址 MAC 地址 Interface PC1 PC2

15、 PC3 PC4 步骤 9：PC1 ping PC2 后，R1、R2 和 PC1PC4 的 ARP 缓存表 IP 地址 MAC 地址 Interface R1 R2 PC1 PC2 PC3 PC4 步骤 10：PC1 ping PC3 后，R1、R2 和 PC1PC4 的 ARP 缓存表 IP 地址 MAC 地址 Interface R1 R2 PC1 PC2 PC3 PC4 步骤 11：PC1 ping PC4 后，R1、R2 和 PC1PC4 的 ARP 缓存表 IP 地址 MAC 地址 Interface R1 R2 PC1 PC2 PC3 PC4 步骤 12：PC1 ping 本子网内

16、一台不存在的主机后，PC1 的 ARP 缓存表 IP 地址 MAC 地址 Interface PC1 说明：如果某个步骤中某设备的 ARP 缓存表为空，则填写“无”。如果某个步骤中某设备有多条 ARP 缓存表项，则要填写每一条表项。 【分析】 1）每台 PC 的 ARP 缓存表中能否有其它 IP 子网中 PC 的地址映射？为什么？ 2）在实验中 PC2 的 ARP 缓存表中能否会有其默认网关 54 的地址映射？为什么？ 3）如果步骤 11 中出现了某条 ARP 表项消失的情况，原因可能是什么？ 4、记录步骤 9、步骤 10、步骤 11、步骤 12 中捕获的分组信息： 步

17、骤 ：PC1 ping 子网 A ARP请求 以太帧头 源地址 目的 MAC ARP 分组 发方 MAC 目标 MAC 发方 IP 目标 IP ARP响应 以太帧头 源 MAC 目的 MAC ARP 分组 发方 MAC 目标 MAC 发方 IP 目标 IP ICMP 回送请求 以太帧头 源 MAC 目的 MAC IP 分组头 源 IP 目的 IP ICMP 回送应答 以太帧头 源 MAC 目的 MAC IP 分组头 源 IP 目的 IP 子网 B ARP请求 以太帧头 源地址 目的 MAC ARP 分组 发方 MAC 目标 MAC 发方 IP 目标 IP ARP响应 以太帧头 源 MAC 目的

18、 MAC ARP 分组 发方 MAC 目标 MAC 发方 IP 目标 IP ICMP 回送请求 以太帧头 源 MAC 目的 MAC IP 分组头 源 IP 目的 IP ICMP 回送应答 以太帧头 源 MAC 目的 MAC IP 分组头 源 IP 目的 IP 子网 C ICMP 回送请求 PPP 帧头 地址 IP 分组头 源 IP 目的 IP ICMP 回送应答 PPP 帧头 地址 IP 分组头 源 IP 目的 IP 说明：MAC 和 IP 地址可用对应的设备标识填写（如“R1 f0/0”、“PC1”），如果无对应的设备标识，则填写 16 进制 MAC 地址或点分十进制 IP 地址；如果某个步骤中某子网内没有捕获到相应类型的分组，则填写“无”。【分析】1）4个步骤中是否在子网A、B