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1、重 庆 师 范 大 学课程名称：计算机网络实验题目：网际协议IP 姓名：专业：学院：指导老师：时精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页实验三网际协议 IP 实验目的：1、 掌握 IP 数据报的报文格式2、 掌握 IP 检验和计算方法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 分片过程实验环境配置采用网络结构二实验原理一、 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：精选学习资料 - - - - - - - -
2、- 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页二、 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。不同的网络类型有一股上限值。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”的值要改为该片的长度值。三、 IP 路由表大部分网络层设备（包括PC 机、三层交换机、路由器等）都存储着一张记录路由
3、信息的表格，称为路由表。一张路由表由许多表项组成。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。路由表匹配顺序如下：直接交付：路由表项的“目的地址”字段是交付主机的本网络地址。特定主机交付：路由表项的“目的地址”字段是某台特定主机的IP 地址。特定网络交付：路由表项的“目的地址”字段是另一个网络的地址。默认交付：路由表项的“目的地址”字段是一个默认路由器（默认网关）。四、路由选择过程路由选择模块从IP
4、 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（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。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 位首部校验和32 位源 IP 地址32 位目的 IP 地址选项（如果有）数据精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页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
5、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。路由选择模块的工作过程：实验步骤主机 B 启动静态路由服务（方法：在命令行方式下，输入“staticroute_config ” ） 。按照拓扑结构图连接网络，使用拓扑验证检查连接的正确性。对路由表中的每一个表项使用分组的目的IP 地址与项目相匹配匹配成功该项目的“目的地址”是另一个网络使用该项目路由表中的“下一跳地址/网关”作为下一跳地址该项目的 “目的地址” 是本网络，使用分组的目的IP 地址作为下一跳地址发送 ICMP 差错报文把分组连同下一跳地址发送到分片模块停止精选学习资料 - - - - - - - - -
6、 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页练习一：编辑并发送IP 报文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. 71 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. 72） 。目的 IP 地址：主机E 的 IP 地址（ 172.16. 0. 72） 。校验和：在其他所有字段填充完毕后计算并填充。IP 在
7、计算校验和时包括哪些内容？答：校验和包括IP 报文首部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，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：会发生变化。MAC 地址会发生变化，因为在主机B 转发报文时，数据链路层是依据MAC 层地址来转发的。所以MAC 地址会发生变化。5、 将第
8、 1 步中主机A 所编辑饿报文的“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 发生第 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，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 能捕获主机A 所发送的报文，但是主机E 不能捕获。因为主机A 所发送精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页的报文把生存时间设置为1，当报文到达主机B 时，就会将生存时间减为0，当生存时间为 0
9、 时，就会丢弃报文。所以B 能收到报文，但是却不转发，致使E 不能捕获报文。练习二：特殊的IP 地址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。校验和：在其他字段填充完毕后，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 172.16.1.71 接口的 MAC ） 。源 MAC 地址： A 的 MAC 地址。源 IP 地址： A
10、的 IP 地址。目的 IP 地址： 172.16.0.255。校验和：在其他字段填充完毕后，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172.16.1.72 接 收和发送的 所有IP 数 据包，设置地址过滤条件如下：172.16.1.2Any ） 。（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。记录实验结果结合实验结果简述直接广播地址的作用。答：直接广播地址的作用是，在本网段的所有主机都可以收到这个报文，但主机号收到 IP 数据报 1 B、C、 D 收到 IP 数
11、据报 2 E、F 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页是不在本网段内的主机就不能收到这个报文。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 校验和：在其他字段填充完毕后，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172.16.1.72 接收和发送的所有IP 数据包，设置地
12、址过滤条件如下：172.16.1.2Any ） 。（3）主机 B、C、D、E、F 开始捕获数据。（4）主机 A 同时发送这两个数据报。（5）主机 B、C、D、E、F 停止捕获数据。记录实验结果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 E ping 127.0.0.1。（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：F 能捕获 E 的数据报。 因为 127.0.0.1 是环回地址， 所以在本网段的主机F能收到 E 发送的数据报。练习三： IP 数据报分片1、
13、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）。主机号收到主机A 发送的 IP 数据报未收到主机A 发送的 IP 数据报B、C、 D、 E、F 无精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页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 -1 1000 172.16.0.2 。4、 主机 A、B、E 停止捕获数据。在主机E 上重新定义过滤条
14、件（取一个ICMP 数据包，按照其IP 层的 Identification 字段设置过滤） 。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。字段名称分片序号 1 分片序号2 分片序号3 Identification 字段值63234 63234 63234 More fragments 字段值1 1 0 Fragment offset 字段值0 499 999 传输的数据量548 548 49 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 -1 2000 172.16.0.72 。7、 主机 A、B、E 停止捕获数
15、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“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。练习四：子网掩码与路由转发1、 所有主机取消网关。2、 主机 A、C、E 设置子网掩码为255.255.255.224，主机 B（172.16.1.71） 、D、F 设置子网掩码为255.255.255.240 。3、 主机 A ping 主机 B（172.16.1.71） ， 主机C ping 主机 D （172.16.1.74） ，主机 E ping 主机 F （ 172.16.0.73） 。记录实
16、验结果是否 ping 通主机 A- 主机 B 是主机 C- 主机 D 否主机 E- 主机 F 否请问什么情况下两主机的子网掩码不同，却可以相互通信？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页答：当两主机之间有路由转发，即使子网掩码不同，也可以相互通信。4、 主机 A 设置子网掩码为255.255.255.252， 主机 C 设置子网掩码为255.255.255.254，用主机 A ping 主机 C（172.16.1.3） 。记录实验结果是否 ping 通为什么主机 A- 主机 C 否不在同一个网段精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页
