实验内容2--IPARP协议分析

实验内容：网络层IP/ARP协议分析一、实验目的1、理解IP协议报文类型和格式，掌握IPV4地址的编址方法。2、分析ARP协议的报文格式，理解ARP协议的解析过程。二、实验方式每两位同学为一小组，每小组各自独立完成实验。三、实验内容1、IP协议分析实验使用Ping命令在两台计算机之间发送数据报，用Ethereal截获数据报，分析IP数据报的格式，理解IPV4地址的编址方法，加深对IP协议的理解。2、IP数据报分片实验我们已经从前边的实验中看到，IP报文要交给数据链路层封装后才能发送。理想情况下，每个IP报文正好能放在同一个物理帧中发送。但在实际应用中，每种网络技术所支持的最大帧长各不相同。例如：以太网的帧中最多可容纳1500字节的数据；FDDI帧最多可容纳4470字节的数据。这个上限被称为物理网络的最大传输单元（MTU，MaxiumTransferUnit）。TCP/IP协议在发送IP数据报文时，一般选择一个合适的初始长度。当这个报文要从一个MTU大的子网发送到一个MTU小的网络时，IP协议就把这个报文的数据部分分割成能被目的子网所容纳的较小数据分片，组成较小的报文发送。每个较小的报文被称为一个分片（Fragment）。每个分片都有一个IP报文头，分片后的数据报的IP报头和原始IP报头除分片偏移、MF标志位和校验字段不同外，其他都一样。图5.2显示了Ethereal捕获的IP数据报分片的分析情况，可参考。图5.2IP数据报分片示例重组是分片的逆过程，分片只有到达目的主机时才进行重组。当目的主机收到IP报文时，根据其片偏移和标志MF位判断其是否一个分片。若MF为0，片偏移为0，则表明它是一个完整的报文；否则，则表明它是一个分片。当一个报文的全部分片都到达目的主机时，IP就根据报头中的标识符和片偏移将它们重新组成一个完整的报文交给上层协议处理。3、ARP协议分析实验Arp命令简介本次实验使用的Windows自带的Arp命令提供了显示和修改地址解析协议所使用的地址映射表的功能。Arp命令的格式要求如下：ARP-sinet_addreth_addr[if_addr]ARP-dinet_addr[if_addr]ARP-a[inet_addr][-Nif_addr]其中：-s：在ARP缓存中添加表项：将IP地址inet_addr和物理地址ether_addr关联，物理地址由以连字符分隔的6个十六进制数给定，使用点分十进制标记指定IP地址，添加项是永久性的；-d：删除由inet_addr指定的表项；-a：显示当前ARP表，如果指定了inet_addr则只显示指定计算机的IP和物理地址；inet_addr：以点分十进制标记指定IP地址；-N：显示由if_addr指定的ARP表项；if_addr：指定需要选择或修改其地址映射表接口的IP地址；ether_addr：指定物理地址；四、实验步骤1、IP协议分析步骤1：截获PC1上pingPC2的报文，结果保存为IP-学号；步骤4：任取一个数据报，分析IP协议的报文格式，完成下列各题：1）分析IP数据报头的格式，完成表5.2；表5.2IP协议字段报文信息说明版本4头长20bytes服务类型0xooDSCP0x00:Default;ECN:0x00总长度60标识0x062d1581标志0x00片偏移0生存周期128协议ICMP0x01校验和0xb001correct源地址192.168.1.164目的地址192.168.1.1582）查看该数据报的源IP地址和目的IP地址，他们分别是哪类地址？体会IP地址的编址方法。答：他们是C类地址；IP地址编址方法：把IP地址划分为三个类别，各种网络的差异很大，有的网络拥有很多主机，而有的网络上的主机则很少。把IP地址划分为A类、B类、C类是为了更好地满足不同用户的要求。当某个单位申请到一个IP地址时，实际上时获得了具有同样网络号的一块地址。其中具体的各个主机号则由该单位自行分配，只要做到在该单位管辖的范围内无重复的的主机号即可。2、IP数据报分片实验步骤1：在PC1、PC2两台计算机上运行Ethereal，为了只截获和实验有关的数据报，设置Ethereal的截获条件为对方主机的IP地址，开始截获报文；步骤2：在PC1上执行如下Ping命令，向主机PC2发送4500B的数据报文：Ping–l4500–n2PC2的IP地址步骤3：停止截获报文，分析截获的报文，回答下列问题：1）以太网的MTU是多少？2）对截获的报文分析，将属于同一ICMP请求报文的分片找出来，主机PC1向主机PC2发送的ICMP请求报文分成了几个分片？3）若要让主机PC1向主机PC2发送的数据分为3个分片，则Ping命令中的报文长度应为多大？为什么？答：1）以太网的MTU是1500字节；2）主机PC1向主机PC2发送的ICMP请求报文分成了4个分片；3）若要让主机PC1向主机PC2发送的数据分为3个分片，则Ping命令中的报文长度应为4432字节，因为每个以太网帧中能够装载1480个字节，最后一个报文分片中还包括ICMP的报头，有8个字节，所以1480*3-8=4432（字节）。4）将第二个ICMP请求报文的分片信息填入表5.3：表5.3ICMP请求报文分片信息分片序号标识(Identification)标志(Flag)片偏移(Fragment数据长度70x0dd5(3541)0x020148080x0dd5(3541)0x021480148090x0dd5(3541)0x02296014803、ARP协议分析实验步骤1：在PC1、PC2两台计算机上执行如下命令，清除ARP缓存：ARP–d步骤2：在PC1、PC2两台计算机上执行如下命令，查看高速缓存中的ARP地址映射表的内容：ARP–a查看结果：192.168.1.15900-13-20-a5-a5-fddynamic192.168.1.17000-13-20-a5-a6-f5dynamic步骤3：在PC1和PC2上运行Ethereal截获报文，为了截获和实验内容有关的报文，Ethereal的CaptrueFilter设置为默认方式；步骤4：在主机PC1上执行Ping命令向PC2发送数据报；步骤5：执行完毕，保存截获的报文并命名为arp-1-学号；步骤6：在PC1、PC2两台计算机上再次执行ARP–a命令，查看高速缓存中的ARP地址映射表的内容：查看结果：192.168.1.15800-13-20-aa-f3-2adynamic1）这次看到的内容和步骤3的内容相同吗？结合两次看到的结果，理解ARP高速缓存的作用。答：内容结果不相同。ARP高速缓存是动态的，每当发送一个指定地点的数据报且高速缓存中不存在当前项目时，ARP便会自动添加该项目。计算机进行路由选择时首先在ARP高速缓存中查找，如果没有找到，再通过广播请求消息来查找。2）把这次看到到的高速缓存中的ARP地址映射表写出来。答：192.168.1.15800-13-20-aa-f3-2adynamic步骤7：重复步骤4—5，将此结果保存为arp-2-学号；步骤8：打开arp-1-学号，完成以下各题：）在截获的报文中有几个ARP报文？在以太帧中，ARP协议类型的代码值是什么？答：在截获的报文中有2个ARP报文；在以太帧中，ARP协议类型的代码值是IP（0x0800）。）打开arp-2-学号，比较两次截获的报文有何区别？分析其原因。答：在arp-2中没有ARP报文，这是因为在第一次操作时，已经将路由信息存入ARP高速缓存中，不用通过ARP广播请求消息来获得路由信息。a）分析arp-1中ARP报文的结构，完成表5.4。表5.4ARP报文分析ARP请求报文ARP应答报文字段报文信息及参数字段报文信息及参数硬件类型Ethernet(0x0001)硬件类型Ethernet（0x0001）协议类型IP（0x0800）协议类型IP(0x0800)硬件地址长度6硬件地址长度6协议地址长度4协议地址长度4操作Request(0x0001)操作Reply(0x0002)源站物理地址00:13:20:a5:a8:71源站物理地址00:13:20:aa:f3:2a源站IP地址192.168.1.164源站IP地址192.168.1.158目的站物理地址00:00:00:00:00:00目的站物理地址00:13:20:a5:a8:71目的站IP地址192.168.1.158目的站IP地址192.168.1.164