DHCPARPICMPTCP三次握手路由跟踪课程设计Word格式.docx

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ICMP是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机和路由器之间传递控制消息。

Traceroute是用于确定IP数据报访问的路径的。

关键词：

DHCP、ARP、ICMP、TCP三次握手、路由跟踪

湖南人文科技学院2010级网络工程专业课程设计项目

一、项目拓扑图：

二、项目需求：

1、内网业务网段繁多,主机繁多，采用R0作为DHCP服务器，为内网主机分配IP地址

2、R1作为三层交换机，既需要实现为内网主机作为网关，还需要实现DHCP中继功能

3、考虑到设备的可管理性，采用远程服务访问DHCP服务器

4、为了得知R3访问R0的过程中经过了哪些设备，采用traceroute进行路径查询

5、抓包分析各个过程

三、各个设备配置脚本

R0：

Router>

enable/*进入特权模式

Router#configureterminal/*进入全局配置模式

Router（config）#hostnameR0/*在全局配置模式下，把主机命名为R0

R0（config）#interfaceEthernet0/0/*进入R0e0/0端口模式

R0（config-if）#ipaddress192.168.1.1255.255.255.0/*为e0/0端口配置IP

R0（config-if）#noshutdown/*开启此端口

R0（config-if）#exit/*退到上一层

R0（config）#iproute192.168.2.0255.255.255.0192.168.1.2/*配置路由

R0（config）#iproute192.168.3.0255.255.255.0192.168.1.2

R0（config）#servicedhcp/*开启DHCP服务器功能

R0（config）#ipdhcppool1/*为DHCP服务器命名为1

R0（config-dhcp）#network192.168.2.0255.255.255.0/*配置IP地址池的子网地址和子网掩码

R0（config-dhcp）#default-router192.168.2.1/*配置IP地址池的缺省网关

R0（config-dhcp）#exit

R0（config）#ipdhcppool2

R0（config-dhcp）#network192.168.3.0255.255.255.0

R0（config-dhcp）#default-router192.168.3.1

R0（config）#ipdhcpexcluded-address192.168.2.1192.168.2.100/*排除不用于动态分配的地址

R0（config）#ipdhcpexcluded-address192.168.3.1192.168.3.100

R0（config）#linevty04/*定义最大允许远程登录的人数

R0（config-line）#passwordip/*为远程登录设置密码

R0（config-line）#login/*设置权限，远程登录要求密码验证

R0（config-line）#end/*退出

R1:

enable

Router#configureterminal

Router（config）#hostnameR1

R1（config）#exit

R1#vlandatabase/*定义vlan数据库

R1（vlan）#vlan2

R1（vlan）#vlan3

R1（vlan）#exit

R1#configureterminal

R1（config）#interfacefastethernet0/0

R1（config-if）#noswitchport

R1（config-if）#ipadd192.168.1.2255.255.255.0

R1（config-if）#noshutdown

R1（config-if）#exit

R1（config）#interfacefastethernet0/1

R1（config-if）#switchportaccessvlan2/*为vlan分配端口

R1（config）#interfacefastethernet0/2

R1（config-if）#switchportaccessvlan3

R1（config）#interfacevlan2

R1（config-if）#ipaddress192.168.2.1255.255.255.0

R1（config-if）#iphelper-address192.168.1.1/*中继的IP

R1（config）#interfacevlan3

R1（config-if）#ipadd192.168.3.1255.255.255.0

R1（config-if）#iphelper-address192.168.1.1

R1（config）#iprouting/*开启IP路由

R1（config）#servicedhcp

R1（config）#ipdhcprelayinformationoption/*开启选择功能

R2:

Router（config）#hostnameR2

R2（config）#noiprouting

R2（config）#interfaceEthernet0/0

R2（config-if）#noshutdown

R2（config-if）#ipaddressdhcp/*动态分配IP

R2（config-if）#end

R3:

Router（config）#hostnameR3

R3（config）#noiprouting

R3（config）#interfaceEthernet0/0

R3（config-if）#noshutdown

R3（config-if）#ipaddressdhcp

R3（config-if）#end

四、实验结果抓包并分析

1、分别在R1的f0/1和f0/0接口抓包分析R2DHCP获取地址的过程（将实验结果及抓包结果附图分析）

当R2执行“ipaddressdhcp”语句时，DHCP服务器R0为其动态分配了ip地址192.168.2.101，如图1。

图1、R2获取ip地址结果

DHCP动态获取地址分为4个过程DHCPDISCOVERY,DHCPOFFER,DHCPREQUEST,DHCPACK,如图2。

图2、DHCP四个工作过程

首先寻找DHCP服务器，ClientR2发送一个“DHCPDISCOVERY”广播包,其源MAC地址为自身cc:

02:

0c:

44:

00:

00,源IP地址为0.0.0.0，目的MAC地址为广播ff:

ff:

ff,目的IP地址为广播255.255.255.255如图3。

当DHCPRelayR1接收到ClientR2的广播后，向DHCPServerR0单播“DHCPDISCOVERY”报文，其源IP为DHCPRelayR1ip地址192.168.2.1，目的IP为192.168.1.1，源MAC为cc:

01:

f0:

00，目的MAC为cc:

00端口号为67，如图4。

图3、ClientR2的“DHCPDISCOVERY”广播

图4、DHCPRelayR1单播“DHCPDISCOVERY”

接着提供IP租用地址，DHCPServerR0在接到DHCPRelayR1单播“DHCPDISCOVERY”后，向DHCPRelayR1单播“DHCPOFFER”，其源IP地址为192.168.1.1，目的IP地址为192.168.2.1，告诉DHCPRelayR1给你客户机提供的租用IP地址为“192.168.2.101”，如图5。

DHCPRelayR1接到DHCPServerR0单播的“DHCPOFFER”后，发出广播“DHCPOFFER”，向想要租约IP地的Client提供一个IP地址为“192.168.2.101”，其源IP地址为192.168.2.1，目的IP地址为255.255.255.255，如图6。

图5、DHCPServerR0向DHCPRelayR1单播报文

图6、DHCPRelayR1广播的“DHCPOFFER”

然后接收IP租约，ClientR2在接收到来自DHCPRelayR1广播的“DHCPOFFER”后，广播一个“DHCPREQUEST”，告诉DHCPRelay，接受IP租约，告诉其他DHCP服务器已经有IP了，请不要为其分配，如图7。

DHCPRelayR1收到来自ClientR2的“DHCPREQUEST”广播后，向DHCPServerR0发出单播“DHCPREQUEST”，告诉DHCPServerR0MAC地址为“cc:

00”的ClientR2接受其提供的IP租约，如图8。

图7、ClientR2接收IP租约的广播

图8、DHCPRelayR1向DHCPServerR0发出的单播“DHCPREQUEST”

最后租约确认，DHCPServerR0向DHCPRelayR1发出单播“DHCPACK”，告诉DHCPRelayR1确认给MAC地址为“cc:

00”的IP租约正式生效，如图9。

DHCPRelayR1在收到DHCPServerR0单播的“DHCPACK”后，广播一个“DHCPACK”，告诉MAC地址为“cc:

00”的ClientR2，DHCPServer已经确认IP为“192.168.2.101”的地址正式生效，如图10。

图9、DHCPServerR0向DHCPRelayR1发出单播“DHCPACK”

图10、DHCPRelayR1发出的广播“DHCPACK”租约确认

2、分别在R1的f0/1和f0/2抓包分析R2pingR3的过程中的ARP、ICMP过程（将实验结果及抓包结果附图分析）

在R2端执行“ping192.168.3.101”时，界面出现“！

！

”，表示能ping通，如图11。

图11、ping命令结果

Ping包括两个过程，一个是ARP寻址过程，一个是ICMP请求通信过程。

ARP工作过程：

首先R2的“Ping192.168.3.101”命令执行时，因为IP地址“192.168.3.101”和“192.168.2.101”不是在同一个网段，所以R2要找到默认网关“192.168.2.1”的MAC地址，它以源MAC地址为cc:

08:

54:

00，源IP地址为192.168.2.101广播，寻找192.168.2.1的MAC地址，如图12。

图12、R2ARP广播寻找“192.168.2.1”的位置

R1在收到广播后，拿“192.168.2.1”和端口IP比对，发现符合，它把自身MAC地址“cc:

00”以单播形式告诉MAC地址为cc:

00，IP地址为192.168.2.101的R2，如图13。

图13、R1ARP单播应答

R3在收到ping命令广播后，为了应答“192.168.2.101”的报文，而它的IP地址和R2不在同一个网段，所以它要寻找本网段默认网关“192.168.3.1”的位置，以cc:

03:

00为源MAC地址，以自身192.168.3.101为源IP地址，广播一个ARP，如图14。

图14、R3广播寻找网关“192.168.3.1”

R1收到广播后，将自身MAC地址“cc:

00”以单播的形式告诉R3，源IP地址为192.168.3.1，源MAC地址为cc:

00，目的IP地址为192.168.3.101，目的MAC地址为cc:

00，如图15。

图15、R1单播告诉R3自身位置

ICMP工作过程：

在ARP工作结束后，R2知道R3的位置，要和R3通信就要经过R1代理，于是R2以源IP为192.168.2.101，源MAC为cc:

00，目的IP为192.168.3.101，目的MAC为cc:

00，想通过R1与R3通信，ICPM类型为8请求与R3通信，如图16。

图16、R2请求与R3通信

R1收到R2请求报文后，以源IP为192.168.2.101，源MAC为cc:

00向R3发出请求，告诉R3“192.168.2.101”请求与其通信，如图17。

图17、R1代理R2请求与R3通信

R3收到R1代理的R2请求通信报文后，马上以源IP为192.168.3.101，源MAC为cc:

00，目的IP为192.168.2.101，目的MAC为cc:

00发出响应报文，表示愿意与“192.168.2.101”通信，如图18。

图18、R3应答愿意通信报文

R1收到R3应答报文后，以源IP为192.168.3.101，源MAC为cc:

00单播的形式告诉“192.168.2.101”R2“192.168.3.101”愿意与其通信，建立连接，如图19。

图19、R1应答R2通信报文

3、分别在R1的f0/2和f0/0接口抓包分析R3远程访问及traceroute路径查询R0的过程（将实验结果及抓包结果附图分析）

在R3上执行“telnet192.168.1.1”命令时，界面出现如图20的结果，表示R3远程登录R0。

图20、远程登录成功界面

R3远程登录R0时，TCP执行三次握手协议。

首先由R3向R0发出请求断，因为“192.168.1.1”和“192.168.3.101”不在同一网段，所以R1被作为交换转发，R3以源IP地址为192.168.3.101，源MAC地址为cc:

00，以目的IP地址为192.168.1.1，目的MAC地址为cc:

00，SYN=1，ACK=0，Seq=0，发出请求，如图21。

R1收到后，以源IP为192.168.3.101，源MAC为cc:

00，目的IP为192.168.1.1，目的MAC为cc:

00，向R0转发R3的请求SYN=1，ACK=0，Seq=0，如图22。

图21、R3发出的请求断

图22、R1转发的请求断

R0在收到R1转发来的R3请求连接包时，以源IP地址为192.168.1.1，源MAC地址为cc:

00向R1发出连接确认SYN=1，ACK=1，Seq=0，如图23。

R1收到此数据包后把源MAC地址改为cc:

00，目的MAC地址改为cc:

00，转发此数据包，告诉R3“192.168.1.1”确认连接。

图23、R0向R1发出包确认连接

R3收到R1转发的R0确认信息后，以源IP地址为192.168.3.101，源MAC地址为cc:

00，向R1发出确认连接，ACK=1，Seq=1，SYN=0，如图24。

R1收到R3的确认连接后，以源IP为192.168.3.101，源MAC为cc:

00，转发R3的确认连接包，远程登录完成。

图24、R3发出确认连接包

在R3上执行“traceroute192.168.1.1”时，界面出现如图25跟踪结果。

图25、traceroute跟踪结果

首先，R3的traceroute以源IP为192.168.3.101，源MAC为cc:

00，目的IP为192.168.1.1，目的MAC为R1MACcc:

00发送出一个TTL为1的数据报，如图26。

图26、R3发出的第一个数据报

当R1收到这个数据报后，它将TTL减1。

此时TTL变成0，所以R1丢掉此数据报，以源IP为192.168.3.1，源MAC为cc:

00向R3送回一个“timetoliveexceededintransit”数据报，告诉R3超时，如图27。

图27、R1会送超时数据报

R3收到这个数据报后，便知道R1这个路由器存在于这个路径上，接着R3把TTL加1的数据报发出，持续此步骤，直到UDP数据报到达目的地址R0时，向R3回送一个“portunreachable”的数据报，R3收到这个数据报后，便知道目的地已经到达，如图28。

图28、目的地到达会送数据报

五、体会与致谢

此次课程设计是完成得最好的一次，全部是本人亲自完成。

在此途中，我虽然遇到很多问题，如DHCP中继问题，ARP代理问题等等。

但是通过网络、问同学和向老师请教都一一解决了，自认为完成得非常优秀。

在此首先感谢自已这几天来的辛苦与努力，感谢彭老师对该《计算机网络》课程的高瞻远瞩的教学和对我们的严格要求，致使我们基础扎实，感谢蓝狐的胡老师对此次课程设计的教学和指导。

六、参考文献

[1]陈代武编著.《计算机网络技术》.北京：

北京大学出版社，2009.

[2]教育部考试中心编著.《全国计算机等级考试四级教程网络工程师》.北京：

高等教育出版社，2010.

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清华大学出版社，2009

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协议》.北京:

机械工业出版社，2000.

[5]谢希仁编著《计算机网络》（第四版）北京：

电子工业出版社，2006,12。

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教参：

[6]黄叔武编《计算机网络工程教程》北京：

清华大学出版社，1999,7。

[7]李勇帆等《计算机网络》湖北：

武汉大学出版社，2005,8。

[8]高传善等《数据通信与计算机网络》（第2版）北京：

高等教育出版社，2004,12。

[9]JeanWalrandPravinVaraiya著，张艳等译《高性能通信网络》（第2版）北京：

机械工业出版社，2002,2