实验四：arp分析及路由协议分析

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1、 计算机网络实验与学习指导 基于 Cisco Packet Tracer 模拟器 0 计算机科学与技术学院 计算机网络 实验报告年级 2013 学号 2013434151 姓名 汪凡 成绩 专业 计算机科学与技术 实验地点 C1-422 指导教师 常卓 实验项目 实验 3.3：ARP 分析 实验 3.5：路由协议分析 实验日期 2016/5/6 实验 3.3：ARP 分析1、实验目的1.掌握基本的 ARP 命令。2.熟悉 ARP 报文格式和数据封装方式。3.理解 ARP 的工作原理。二、实验原理(1) ARP 简 介1.什 么 是 ARPARP， 即地址解析协议。TCP/IP 网络使用 ARP

2、 实现 IP 地址到 MAC 地址 的动态解析。网络层使用逻辑地址（IP 地址）作为互联网的编址方案，但实际 的物理网络（以太网）采用硬件地址（MAC 地址）来唯一识别设备。因此在 实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址（MAC 地址)。 ARP 工 作 原 理每个主机和路由器的内存中都设有一个 ARP 高速缓存，用于存放其他 设备的 IP 地址到物理地址的映射表。当主机欲向本局域网上其他主机发送 IP包时，先在本地 ARP 缓存中查看是否有对方的 MAC 地址信息。如果没 有，则 ARP 会在网络中广播一个 ARP 请求，拥有该目标 IP 地址的设备将 自动发回一个 ARP

3、回应，对应的 MAC 地址将记录到主机的 ARP 缓存中。 考虑到一个网络可能经常有设备动态加入或者撤出，并且更换设备的网卡 或 IP 地址也都会引起主机地址映射发生变化，因此，ARP 缓存定时器将会 删除在指定时间段内未使用的 ARP 条目，具体时间因设备而异。例如，有 些 Windows 操作系统存储 ARP 缓存条目的时间为 2mim 但如果该条目在 这段时间内被再次使用，其 ARP 定时器将延长至 lOmin。ARP 缓存可以提 高工作效率。如果没第 3 章网络层协议实验螭1 有缓存，每当有数据帧进入网络时，ARP 都必须不断 请求地址转换，这样会延长通信时间，甚至造成网络拥塞。反之，

4、保存时 间过长也可能导致离开网络或者更改第 3 层地址的设备出错。ARP 可解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址和硬件地址的映 射问题。如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过 ARP 找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送 给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。剩下的工作就由 下一个网络来做。3、实验要求本实验对应的练习文件为“3-3 ARP 协议分析.pka” ，具体的网络拓扑 和地址分配如下。1 网络拓扑图（图 3-11) IP 地 址 配 置 （ 表 3-6)4、实验步骤、结果（程序+注释+截图）及分析1、任务一：在 Pack

5、et Tracer 中熟悉 arp 命令图 3-l l ARP 实 验 的 网 络 拓 扑表 3-6 IP 地址配置表设 备 接 口 IP 地址 掩 码 默认网关PC0 网卡 192.168.1.1 255.255.255.0 192.168.1.254PCI 网卡 192.168.1.2 255.255.255.0 192.168.1.254PC2 网卡 192.168.1.3 255.255.255.0 192.168.1.254PC3 网卡 192.168.2.1 255.255.255.0 192.168.2.254PC4 网卡 192.168.2.2 255.255.255.0 19

6、2.168.2.254RouterO FaO/O 192.168.1.254 255.255J55.0 NULLRouterO FaO/l 192.168.2.254 255.255.255.0 NULL第 3 章网络层协议实验螭2 提示：在 Packet Tracer 中，arp 命令只支持两个参数 a 和 d。arp：不带参数，显示可用的选项。步骤 1：访问主机的命令提示符窗口步骤 2：观察 ARP 缓存中条目的动态增减进入 Simulation 模式。设置 Event List Filters 只显示 ICMP 事件。2、任务二：使用 Packet Tracer 观察 ARP 的工作原理

7、步骤 1：捕获并观察 ARP 数据包的转发第 3 章网络层协议实验螭3 第 3 章网络层协议实验螭4 步骤 2：研究 ARP 报文格式和封装方式第 3 章网络层协议实验螭5 第 3 章网络层协议实验螭6 步骤 3：研究不同广播域内主机间互访时的 ARP 执行过程第 3 章网络层协议实验螭7 第 3 章网络层协议实验螭8 第 3 章网络层协议实验螭9 第 3 章网络层协议实验螭10 5、实验遇到的困难及解决遇到的困难：操作不熟练，虽然可以完成实验，但原理理解不透彻。解决：老师提供给实验指导书，与同学一起讨论，重新回顾教材上的理论知识。6、实验心得总结通过实验掌握了基本的 ARP 命令并不断地熟悉

8、 ARP 报文格式和数据封装方式以及理解了 ARP 的工作原理。第 3 章网络层协议实验螭11 计算机科学与技术学院 计算机网络 实验报告年级 2013 学号 2013434151 姓名 汪凡 成绩 专业 计科 实验地点 c1-422 指导教师 常卓 实验项目 实验 3.5：路由协议分析 实验日期 2016/5/6 一、实验目的1）理解网络路由，学习静态路由配置能力。2）理解 RIP 动态路由协议的工作原理。3）理解 OSPF 动态路由协议的工作原理。二、实验原理1. 什么是路由协议路由协议主要运行于路由器上，用于动态获得 IP 数据报的转发路径，即 建立路由表。Internet 将路由协议分

9、为两大类：内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP)和夕卜部网关协议（External Gateway Protocol，EGP)。IGP 是在一个自治系统内部使用的路由选择协议，主要包括 RIP 和 OSPF 协议。EGP 用于将路由选择信息传递到另一个自治系统，目前使用最多的是 BGP-4。2. 静态路由静态路由是指管理员人工配置路由表，它只适用于简单的网络环境。 要求管理员了解整个网络的拓扑信息和链路信息，并且当网络拓扑结构和 链路状态发生变化时，所有路由器的路由表都需要人工进行调整修改。默 认路由也是一种特殊的静态路由，是指当路由表中找不到匹配的出口表项

10、 时，路由器采取的路由选择。默认路由可减少路由表所占用的空间和搜索 路由表所用的时间。3.RIPRIP (Routing Information Protocol)是最先得到广泛使用的内部网关第 3 章网络层协议实验螭12 协议，它是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。RIP 中的“距离”定 义 为 “跳 数 每 经 过 一 个 路 由 器 则 距 离 加 1。 R1P 要求网络中的每一个路 由器都要维护从它自己到其他每一个目标网络的距离记录，并每隔 30s就和 邻居路由器交换自己的路由表。RIP 使用 UDP 报文传送，其最大的优点就 是实现简单、开销较小，但存在坏消息传递慢、仅适用于小

11、型网络的缺点。为了改善 RIP 的不足，IETF 于 1998 年 发 布 了 RIP2。RIP2 支持子网路由选 择、CIDR 和组播，并提供了验证机制支持多播。4.OSPF 协议OSPF (Open Shortest Path First， 幵放式最短路径优先）是 IETF在 20 世纪 80 年代末期开发的一种基于分布式链路状态的内部网关协议，用于在 单一自治系统内决策路由。0SPF 协议使用 Dijkstra 算法来计算最短路由， 并直接使用 IP 数据报传送（协议字段值为 89)。其工作原理是.当链路状 态发生变化时，该协议使用洪泛法向本自治系统中所有路由器发送与本路 由器相邻的所有

12、路由器的链路状态信息，即本路由器都和哪些路由器相邻， 以及该链路的“度量” （Metric),每个路由器接收到所有的链路状态信息后， 可以总结出整个网络的拓扑，并利用 Dijkstra 算法计算到其他路由器的路径。三、实验要求画出拓扑图以及配置 IP 地址完成实验。四、实验步骤结果及分析初始拓扑图（IP 已分配好）第 3 章网络层协议实验螭13任 务 一 ： 静 态 配 置 路 由打开“3-5-1 静态路由实验.pka”练习文件，观察网络拓扑，尝试为每 个路由器设计合理的静态路由信息，使得网络中的任意两台主机都能连通, 表 3-10 为参考答案。表 3-10 路 由 器 静 态 路 由 配 置

13、 信 息今 步骤 2: 为每个路由器 3 己置路由表在拓扑工作区中单击 Routel 路由器，并进入其 Config 面板；单击 Static 按钮打幵静态路由配置区，按表 3-9 所示信息配置 Routed 的静态路由。然 后，以同样的方式分别配置Ruter 2、Router3、Router4 路由器的静态路由。配置完毕后，可使用右侧工具栏中的 Inspect 工具检查每台路由器的路由表 是否正确。今 步骤 3:检查路由酉己置是否正确单击位于 PT Activity 窗口下方的 Check Results (检查结果）按钮检查 配置。如果显示为100%则说明配置成功，否则使用 ping 程序

14、或者 Add Simple PDU 方法，分别测试任意两个主机的连通性；通过跟踪数据报的转发过程， 检查并排除路由配置故障，直到成功为止。路_器 Network Mask Next Hop13.0.0.0 255.0.0.0 192.168.1.2Router 114.0.0.0 255.0.0.0 192.168.1.210.0.0.0 255.0.0.0 192.168.1.113.0.0.0 255.0.0.0 192.168.2.2Router214.0.0.0 255.0.0.0 192.168.3.210.0.0.0 255.0.0.0 192.168.2.1Router314.0

15、.0.0 255.0.0.0 192.168.2.110.0.0.0 255.0.0.0 192.168.3.1Router413.0.0.0 255.0.0.0 192.168.3.1第 3 章网络层协议实验螭14任务二：观察路由环路问题在 Router3 和 Router4 间增加一条串行线，并启用 Router3 的 SeO/0/l 接 口和 Router4 的 SeO/0/l 接口。修改 Router2 的静态路由，将通往 10.0.0.0 网络的下一跳接口改为 192.168.2.2 (即 Router3 的 Se0/0/0 接口 )；修改 Router3 的静态路由，将通 往 10.0.0.0 网络的下一跳接口改为 192.168.4.2 (即 Router4 的 SeO/0/l 接 口 ） 。上述操作实现了在 Ruter2、Router3 和 Router4 之 间 生 成 一 条 通 往 10.0.0.0 的路由环路。步骤 2 :观察数据包在环路中的转发情 况进入 Simulation (模拟）模式。设置 Event List Filters (事件列表过滤器） 只显示 ICMP 事件。单击 Add Simple PDU