實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2IPARP協(xié)議分析

1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：網(wǎng)絡(luò)層IP/ARP協(xié)議分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解IP協(xié)議報(bào)文類(lèi)型和格式，掌握IP V4 地址的編址方法。2、分析 ARP 協(xié)議的報(bào)文格式，理解 ARP 協(xié)議的解析過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)方式每?jī)晌煌瑢W(xué)為一小組，每小組各自獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、IP協(xié)議分析實(shí)驗(yàn)使用 Ping 命令在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，用 Ethereal 截獲數(shù)據(jù)報(bào)，分析 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的格式，理解 IP V4 地址的編址方法，加深對(duì) IP 協(xié)議的理解。2、IP 數(shù)據(jù)報(bào)分片實(shí)驗(yàn) 我們已經(jīng)從前邊的實(shí)驗(yàn)中看到，IP 報(bào)文要交給數(shù)據(jù)鏈路層封裝后才能發(fā)送。理想情況下，每個(gè) IP 報(bào)文正好能放在同一個(gè)物理幀中發(fā)送。但在實(shí)際應(yīng)用中

2、，每種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所支持的最大幀長(zhǎng)各不相同。例如：以太網(wǎng)的幀中最多可容納 1500 字節(jié)的數(shù)據(jù)；FDDI幀最多可容納 4470 字節(jié)的數(shù)據(jù)。這個(gè)上限被稱(chēng)為物理網(wǎng)絡(luò)的最大傳輸單元（MTU，MaxiumTransfer Unit）。TCP/IP 協(xié)議在發(fā)送 IP 數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)，一般選擇一個(gè)合適的初始長(zhǎng)度。當(dāng)這個(gè)報(bào)文要從一個(gè) MTU 大的子網(wǎng)發(fā)送到一個(gè) MTU 小的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，IP 協(xié)議就把這個(gè)報(bào)文的數(shù)據(jù)部分分割成能被目的子網(wǎng)所容納的較小數(shù)據(jù)分片，組成較小的報(bào)文發(fā)送。每個(gè)較小的報(bào)文被稱(chēng)為一個(gè)分片（Fragment）。每個(gè)分片都有一個(gè) IP 報(bào)文頭，分片后的數(shù)據(jù)報(bào)的 IP 報(bào)頭和原始 IP 報(bào)頭除分片偏移、MF

3、 標(biāo)志位和校驗(yàn)字段不同外，其他都一樣。圖 5.2 顯示了 Ethereal 捕獲的 IP 數(shù)據(jù)報(bào)分片的分析情況，可參考。圖 5.2 IP 數(shù)據(jù)報(bào)分片示例重組是分片的逆過(guò)程，分片只有到達(dá)目的主機(jī)時(shí)才進(jìn)行重組。當(dāng)目的主機(jī)收到 IP 報(bào)文時(shí)，根據(jù)其片偏移和標(biāo)志 MF 位判斷其是否一個(gè)分片。若 MF 為 0，片偏移為 0，則表明它是一個(gè)完整的報(bào)文；否則，則表明它是一個(gè)分片。當(dāng)一個(gè)報(bào)文的全部分片都到達(dá)目的主機(jī)時(shí)，IP 就根據(jù)報(bào)頭中的標(biāo)識(shí)符和片偏移將它們重新組成一個(gè)完整的報(bào)文交給上層協(xié)議處理。1 / 53、ARP協(xié)議分析實(shí)驗(yàn)Arp 命令簡(jiǎn)介本次實(shí)驗(yàn)使用的Windows自帶的Arp命令提供了顯示和修改地址解

4、析協(xié)議所使用的地址映射表的功能。Arp 命令的格式要求如下：ARP -s inet_addr eth_addr if_addrARP -d inet_addr if_addrARP -a inet_addr -N if_addr其中： -s：在 ARP 緩存中添加表項(xiàng)：將 IP 地址 inet_addr 和物理地址 ether_addr 關(guān)聯(lián)，物理地址由以連字符分隔的 6 個(gè)十六進(jìn)制數(shù)給定，使用點(diǎn)分十進(jìn)制標(biāo)記指定 IP 地址，添加項(xiàng)是永久性的； -d：刪除由 inet_addr 指定的表項(xiàng)； -a：顯示當(dāng)前 ARP 表，如果指定了 inet_addr 則只顯示指定計(jì)算機(jī)的 IP 和物理地址；

5、inet_addr：以點(diǎn)分十進(jìn)制標(biāo)記指定 IP 地址； -N：顯示由 if_addr 指定的 ARP 表項(xiàng)； if_addr：指定需要選擇或修改其地址映射表接口的 IP 地址； ether_addr：指定物理地址；四、實(shí)驗(yàn)步驟1、IP協(xié)議分析步驟1：截獲 PC1 上 ping PC2 的報(bào)文，結(jié)果保存為 IP-學(xué)號(hào)；步驟4：任取一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，分析 IP 協(xié)議的報(bào)文格式，完成下列各題：1）分析 IP 數(shù)據(jù)報(bào)頭的格式，完成表 5.2；表 5.2 IP協(xié)議字段報(bào)文信息說(shuō)明版本4頭長(zhǎng)20bytes服務(wù)類(lèi)型0xooDSCP 0x00:Default;ECN:0x00總長(zhǎng)度60標(biāo)識(shí)0x062d1581標(biāo)志0

6、x00片偏移0生存周期128協(xié)議ICMP0x01校驗(yàn)和0xb001correct源地址192.168.1.164目的地址192.168.1.1582）查看該數(shù)據(jù)報(bào)的源 IP 地址和目的 IP 地址，他們分別是哪類(lèi)地址？體會(huì) IP 地址的編址方法。答：他們是C類(lèi)地址；IP地址編址方法：把IP地址劃分為三個(gè)類(lèi)別，各種網(wǎng)絡(luò)的差異很大，有的網(wǎng)絡(luò)擁有很多主機(jī)，而有的網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)則很少。把IP地址劃分為A類(lèi)、B類(lèi)、C類(lèi)是為了更好地滿(mǎn)足不同用戶(hù)的要求。當(dāng)某個(gè)單位申請(qǐng)到一個(gè)IP地址時(shí)，實(shí)際上時(shí)獲得了具有同樣網(wǎng)絡(luò)號(hào)的一塊地址。其中具體的各個(gè)主機(jī)號(hào)則由該單位自行分配，只要做到在該單位管轄的范圍內(nèi)無(wú)重復(fù)的的主機(jī)號(hào)即

7、可。2、IP數(shù)據(jù)報(bào)分片實(shí)驗(yàn)步驟1：在 PC1、PC2 兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行 Ethereal，為了只截獲和實(shí)驗(yàn)有關(guān)的數(shù)據(jù)報(bào)，設(shè)置 Ethereal 的截獲條件為對(duì)方主機(jī)的 IP 地址，開(kāi)始截獲報(bào)文；步驟2：在 PC1 上執(zhí)行如下 Ping 命令，向主機(jī) PC2 發(fā)送 4500B 的數(shù)據(jù)報(bào)文：Ping l 4500 n 2 PC2的IP地址步驟3：停止截獲報(bào)文，分析截獲的報(bào)文，回答下列問(wèn)題：1）以太網(wǎng)的 MTU 是多少？2）對(duì)截獲的報(bào)文分析，將屬于同一ICMP 請(qǐng)求報(bào)文的分片找出來(lái)，主機(jī) PC1 向主機(jī) PC2發(fā)送的 ICMP 請(qǐng)求報(bào)文分成了幾個(gè)分片？3）若要讓主機(jī)PC1向主機(jī)PC2發(fā)送的數(shù)據(jù)分為

8、3 個(gè)分片，則 Ping 命令中的報(bào)文長(zhǎng)度應(yīng)為多大？為什么？答：1）以太網(wǎng)的 MTU 是1500字節(jié)；2）主機(jī) PC1 向主機(jī) PC2發(fā)送的 ICMP 請(qǐng)求報(bào)文分成了4個(gè)分片；3）若要讓主機(jī)PC1向主機(jī)PC2發(fā)送的數(shù)據(jù)分為 3 個(gè)分片，則 Ping 命令中的報(bào)文長(zhǎng)度應(yīng)為4432字節(jié)，因?yàn)槊總€(gè)以太網(wǎng)幀中能夠裝載1480個(gè)字節(jié)，最后一個(gè)報(bào)文分片中還包括ICMP的報(bào)頭，有8個(gè)字節(jié)，所以1480*3-8=4432（字節(jié)）。4）將第二個(gè) ICMP 請(qǐng)求報(bào)文的分片信息填入表 5.3：表 5.3 ICMP請(qǐng)求報(bào)文分片信息分片序號(hào)標(biāo)識(shí)(Identification)標(biāo)志(Flag)片偏移(Fragment數(shù)據(jù)

9、長(zhǎng)度70x0dd5(3541)0x020148080x0dd5(3541)0x021480148090x0dd5(3541)0x02296014803、ARP協(xié)議分析實(shí)驗(yàn)步驟1：在 PC1、PC2 兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行如下命令，清除 ARP 緩存：ARP d步驟2：在 PC1、PC2 兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行如下命令，查看高速緩存中的 ARP 地址映射表的內(nèi)容：ARP a查看結(jié)果： 192.168.1.159 00-13-20-a5-a5-fd dynamic 192.168.1.170 00-13-20-a5-a6-f5 dynamic步驟3：在 PC1 和 PC2 上運(yùn)行 Ethereal 截獲報(bào)文，

10、為了截獲和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有關(guān)的報(bào)文，Ethereal 的 Captrue Filter 設(shè)置為默認(rèn)方式；步驟4：在主機(jī) PC1 上執(zhí)行 Ping 命令向 PC2 發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)；步驟5：執(zhí)行完畢，保存截獲的報(bào)文并命名為 arp-1-學(xué)號(hào)；步驟6：在 PC1、PC2 兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上再次執(zhí)行 ARP a 命令，查看高速緩存中的 ARP 地址映射表的內(nèi)容：查看結(jié)果： 192.168.1.158 00-13-20-aa-f3-2a dynamic1）這次看到的內(nèi)容和步驟 3 的內(nèi)容相同嗎？結(jié)合兩次看到的結(jié)果，理解 ARP 高速緩存的作用。答：內(nèi)容結(jié)果不相同。ARP高速緩存是動(dòng)態(tài)的，每當(dāng)發(fā)送一個(gè)指定地點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)且高

11、速緩存中不存在當(dāng)前項(xiàng)目時(shí)，ARP便會(huì)自動(dòng)添加該項(xiàng)目。計(jì)算機(jī)進(jìn)行路由選擇時(shí)首先在ARP高速緩存中查找，如果沒(méi)有找到，再通過(guò)廣播請(qǐng)求消息來(lái)查找。2）把這次看到到的高速緩存中的 ARP 地址映射表寫(xiě)出來(lái)。答：192.168.1.158 00-13-20-aa-f3-2a dynamic步驟7：重復(fù)步驟 45，將此結(jié)果保存為 arp-2-學(xué)號(hào)；步驟8：打開(kāi) arp-1-學(xué)號(hào)，完成以下各題：）在截獲的報(bào)文中有幾個(gè) ARP 報(bào)文？在以太幀中，ARP 協(xié)議類(lèi)型的代碼值是什么？答：在截獲的報(bào)文中有2個(gè) ARP 報(bào)文；在以太幀中，ARP 協(xié)議類(lèi)型的代碼值是IP（0x0800）。）打開(kāi) arp-2-學(xué)號(hào)，比較兩次

12、截獲的報(bào)文有何區(qū)別？分析其原因。答：在arp-2中沒(méi)有ARP報(bào)文，這是因?yàn)樵诘谝淮尾僮鲿r(shí)，已經(jīng)將路由信息存入ARP高速緩存中，不用通過(guò)ARP廣播請(qǐng)求消息來(lái)獲得路由信息。a） 分析 arp-1 中 ARP 報(bào)文的結(jié)構(gòu)，完成表 5.4。表 5.4 ARP報(bào)文分析ARP請(qǐng)求報(bào)文ARP應(yīng)答報(bào)文字段報(bào)文信息及參數(shù)字段報(bào)文信息及參數(shù)硬件類(lèi)型Ethernet(0x0001)硬件類(lèi)型Ether net（0x0001）協(xié)議類(lèi)型IP（0x0800）協(xié)議類(lèi)型IP(0x0800)硬件地址長(zhǎng)度6硬件地址長(zhǎng)度6協(xié)議地址長(zhǎng)度4協(xié)議地址長(zhǎng)度4操作Request(0x0001)操作Reply(0x0002)源站物理地址00:13:20:a5: