TCP实验报告1.docx

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TCP实验报告1

电子科技大学

实

验

报

告

学生姓名：

田家翼

学号：

2012019030029

指导教师：

张科

日期：

2014年11月8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：

网络/子网地址：

标识一个IP网络或子网。

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。

受限广播地址：

表示该分组应由源所在网络或子网上的所有主机接收和处理。

本网络上本主机地址：

表示主机自己。

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（RFC826）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。

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PPP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子网对IP分组交付的影响。

四、实验器材（设备、元器件）

1、配置了路由器的主机一台；

2、VMare虚拟机；

3、Dynagen软件；

4、Wireshark软件。

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VMwareWorkstation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pingPC2的IP地址，记录并分析ping的结果。

2、设置PC1的子网掩码为255.255.255.0，然后将其IP地址分别设192.168.11.0、

192.168.11.255，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pingPC3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：

0.0.0.0、255.255.255.255、192.168.11.0、192.168.11.255、127.0.0.0、127.0.0.1、127.0.0.10、127.255.255.255，记录并分析ping的结果。

5、运行Dynagen中的“Networkdevicelist”程序，核对确保文件中R1的F0/0值与“Networkdevicelist”中VMnet1的“NIO_gen_eth…”一致，R2的F0/0值与“Networkdevicelist”中VMnet2的“NIO_gen_eth…”一致。

然后启动DynamipsServer（直到步骤15才能关闭DynamipsServer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：

=>startR1

=>startR2

=>conR1

=>conR2

6、分别在R1的CLI提示符“R1>”后R2的CLI提示符“R2>”后输入“showarp”命令查看并记录两台路由器当前的ARP缓存表，例：

R1>showarpR2>showarp

7、在DynagenDynagenDynagen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：

=>captureR1f0/0a.cap

=>captureR2f0/0b.cap

=>captureR2s1/0c.capPPP

8、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pingPC2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“showarp”查看并记录四台PC和两台路由器的ARP缓存表。

10、在PC1上pingPC3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“showarp”查看并记录四台PC和两台路由器的ARP缓存表。

11、在PC1上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“showarp”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：

=>nocaptureR1f0/0

=>nocaptureR2f0/0

=>nocaptureR2s1/0

14、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，按照以下步骤关闭软件、上传实验数据、还原实验环境：

（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DynamipsServer窗口：

=>stop/all

=>exit

（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、还原环境（注意：

务必按照“reset.bat”程序运行中的提示信息正确操作）。

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

步骤一

步骤三

IP地址

192.168.10.128

192.168.11.1

192.168.11.2

192.168.22.3

192.168.22.4

子网掩码

255.255.255.0

255.255.255.0

255.255.255.0

255.255.255.0

255.255.255.0

默认网关

192.168.11.254

192.168.11.254

192.168.11.254

192.168.22.254

192.168.22.254

【分析】PC1与PC2、PC3、PC4在第一和第三个步骤中是否在同一子网内？

为什么？

第一个步骤中PC1与其他三个主机都不在一个子网中，子网地址不一样。

第二个步骤中PC1与PC2在同一个子网中，子网地址一样，默认网关也相同。

2、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

192.168.11.2

Destinationhostunreachable

否

3

192.168.11.2

Replyfrom192.168.11.2:

bytes=32time=1msTTL=128

能

192.168.22.3

Destinationhostunreachable

否

192.168.22.4

Destinationhostunreachable

否

4

0.0.0.0

Destinationspecifiedisinvalid

否

192.168.11.0

Destinationspecifiedisinvalid

否

255.255.255.255

Pingrequestcouldnotfindhost255.255.255.255

否

192.168.11.255

Requesttimedout

否

127.0.0.0

Destinationspecifiedisinvalid.

否

127.0.0.1

Replyfrom127.0.0.1:

bytes=32time<1msTTL=128

能

127.0.0.10

Replyfrom127.0.0.1:

bytes=32time<1msTTL=128

能

127.255.255.255

Requesttimedout.

否

9

192.168.11.2

Replyfrom192.168.11.2:

bytes=32time<1msTTL=128

能

10

192.168.22.3

Replyfrom192.168.22.3:

bytes=32time=145msTTL=126

能

11

192.168.22.4

Replyfrom192.168.22.4:

bytes=32time=155msTTL=126

能

12

192.168.11.11

Requesttimedout.

否

【分析】PC1在什么情况下能与PC2、PC3和PC4进行通信？

在R1,R2路由器配置连同后，PC1通过路由器与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“showarp”命令查看当前R1、R2的缓存表

IP地址

MAC地址

Interface

R1

192.168.11.254

cc00.1144.0000

FastEthernet0/0

R2

192.168.22.254

cc01.1144.0000

FastEthernet0/0

步骤8：

使用“arp-a”命令查看清空操作后PC1~PC4的ARP缓存表

IP地址

MAC地址

Interface

PC1

NoARPEntriesFound

PC2

NoARPEntriesFound

PC3

NoARPEntriesFound

PC4

NoARPEntriesFound

步骤9：

PC1pingPC2后R1~R2,PC1~PC4的ARP缓存表

IP地址

MAC地址

Interface

R1

192.168.11.254

cc00.1144.0000

FastEthernet0/0

R2

192.168.22.254

cc01.1144.0000

FastEthernet0/0

PC1

192.168.11.2

00-0c-29-b7-dc-99

192.168.11.1---0x2

PC2

192.168.11.1

00-0c-29-6a-56-7e

192.168.11.2---0x2

PC3

NoARPEntriesFound

PC4

NoARPEntriesFound

步骤10：

PC1pingPC3后R1~R2,PC1~PC4的ARP缓存表

IP地址

MAC地址

Interface

R1

192.168.11.1

000c.296a.567e

FastEthernet0/0

192.168.11.254

cc00.1144.0000

FastEthernet0/0

R2

192.168.22.3

000c.29d5.402e

FastEthernet0/0

192.168.22.254

cc01.1144.0000

FastEthernet0/0

PC1

192.168.11.254

cc-00-11-44-00-00

192.168.11.1---0x2

PC2

NoARPEntriesFound

PC3

192.168.22.254

cc-01-11-44-00-00

192.168.22.3---0x2

PC4

NoARPEntriesFound

步骤11：

PC1pingPC4后R1~R2,PC1~PC4的ARP缓存表

IP地址

MAC地址

Interface

R1

192.168.11.1

000c.296a.567e

FastEthernet0/0

192.168.11.254

cc00.1144.0000

FastEthernet0/0

R2

192.168.22.4

000c.2907.51a3

FastEthernet0/0

192.168.22.3

000c.29d5.402e

FastEthernet0/0

192.168.22.254

cc01.1144.0000

FastEthernet0/0

PC1

192.168.11.254

cc-00-11-44-00-00

192.168.11.1---0x2

PC2

NoARPEntriesFound

PC3

NoARPEntriesFound

PC4

192.168.22.254

cc-01-11-44-00-00

192.168.22.4---0x2

步骤12：

PC1ping子网内一个不存在的主机后PC1的ARP缓存表

IP地址

MAC地址

Interface

PC1

NoARPEntriesFound

【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？

没有，只有网关的MAC地址，若需要跨网，则直接交付给相应路由器即可

2）在实验中PC2的ARP缓存表中能否会有其默认网关192.168.11.254的地址映射？

为什么？

没有，PC2没有向其他主机发送报文，因此未曾请求过网关的MAC

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？

时间等待过长，导致ARP表象到达存活时间被删除

4、记录步骤9、步骤10、步骤11、步骤12中捕获的分组信息：

步骤9：

PC1pingPC2

子网A

ARP请求

以太帧头

源地址

000c.296a.567e

目的地址

ff.ff.ff.ff.ff.ff

ARP分组

发方MAC

000c.296a.567e

目标MAC

00.00.00.00.00.00

发方IP

192.168.11.1

目标IP

192.168.11.2

ARP响应

以太帧头

源地址

000c.29b7.dc99

目的地址

000c.296a.567e

ARP分组

发方MAC

000c.29b7.dc99

目标MAC

000c.296a.567e

发方IP

192.168.11.2

目标IP

192.168.11.1

ICMP

回送请求

以太帧头

源地址

000c.296a.567e

目的地址

000c.29b7.dc99

IP分组头

源IP

192.168.11.1

目的IP

192.168.11.2

ICMP

回送应答

以太帧头

源地址

000c.29b7.dc99

目的地址

000c.296a.567e

IP分组头

源IP

192.168.11.2

目的IP

192.168.11.1

子网B

ARP请求

以太帧头

源地址

目的地址

ARP分组

发方MAC

目标MAC

发方IP

目标IP

ARP响应

以太帧头

源地址

目的地址

ARP分组

发方MAC

目标MAC

发方IP

目标IP

ICMP

回送请求

以太帧头

源地址

目的地址

IP分组头

源IP

目的IP

ICMP

回送应答

以太帧头

源地址

目的地址

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

步骤10：

PC1pingPC3

子网A

ARP请求

以太帧头

源地址

000c.296a.567e

目的地址

ff.ff.ff.ff.ff.ff

ARP分组

发方MAC

000c.296a.567e

目标MAC

00.00.00.00.00.00

发方IP

192.168.11.1

目标IP

192.168.11.254

ARP响应

以太帧头

源地址

cc00.1144.0000

目的地址

000c.296a.567e

ARP分组

发方MAC

cc00.1144.0000

目标MAC

000c.296a.567e

发方IP

192.168.11.254

目标IP

192.168.11.1

ICMP

回送请求

以太帧头

源地址

000c.296a.567e

目的地址

000c.29d5.402e

IP分组头

源IP

192.168.11.1

目的IP

192.168.22.3

ICMP

回送应答

以太帧头

源地址

000c.29d5.402e

目的地址

000c.296a.567e

IP分组头

源IP

192.168.22.3

目的IP

192.168.11.1

子网B

ARP请求

以太帧头

源地址

000c.2907.51a3

目的地址

ff.ff.ff.ff.ff.ff

ARP分组

发方MAC

000c.2907.51a3

目标MAC

00.00.00.00.00.00

发方IP

192.168.22.254

目标IP

192.168.22.3

ARP响应

以太帧头

源地址

000c.29d5.402e

目的地址

000c.2907.51a3

ARP分组

发方MAC

000c.29d5.402e

目标MAC

000c.2907.51a3

发方IP

192.168.22.3

目标IP

192.168.22.254

ICMP

回送请求

以太帧头

源地址

000c.296a.567e

目的地址

000c.29d5.402e

IP分组头

源IP

192.168.11.1

目的IP

192.168.22.3

ICMP

回送应答

以太帧头

源地址

000c.29d5.402e

目的地址

000c.296a.567e

IP分组头

源IP

192.168.22.3

目的IP

192.168.11.1

子网C

ICMP

回送请求

以太帧头

源地址

000c.296a.567e

IP分组头

源IP

192.168.11.1

ICMP

回送应答

以太帧头

源地址

000c.29d5.402e

IP分组头

源IP

192.168.22.3

步骤11：

PC1pingPC4

子网A

ARP请求

以太帧头

源地址

000c.296a.567e

目的地址

ff.ff.ff.ff.ff.ff

ARP分组

发方MAC

000c.296a.567e

目标MAC

00.00.00.00.00.00

发方IP

192.168.11.1

目标IP

192.168.11.254

ARP响应

以太帧头

源地址

cc00.1144.0000

目的地址

000c.296a.567e

ARP分组

发方MAC

cc00.1144.0000

目标MAC

000c.296a.567e

发方IP

192.168.11.254

目标IP

192.168.11.1

ICMP