實驗四：ARP協(xié)議分析

1、實驗4.1 ARP協(xié)議分析ARP，全稱Address Resolution Protocol，中文名為地址解析協(xié)議，它工作在數(shù)據(jù)鏈路層，在本層和硬件接口聯(lián)系，同時對上層提供服務。IP數(shù)據(jù)包常通過以太網(wǎng)發(fā)送，以太網(wǎng)設備并不識別32位IP地址，它們是以48位以太網(wǎng)地址傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。因此，必須把IP目的地址轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)目的地址。在以太網(wǎng)中，一個主機要和另一個主機進行直接通信，必須要知道目標主機的MAC地址。但這個目標MAC地址是如何獲得的呢？它就是通過地址解析協(xié)議獲得的。ARP協(xié)議用于將網(wǎng)絡中的IP地址解析為的硬件地址（MAC地址），以保證通信的順利進行。1. ARP和RARP報頭結(jié)構(gòu)ARP和R

2、ARP使用相同的報頭結(jié)構(gòu)硬件類型字段：指明了發(fā)送方想知道的硬件接口類型，以太網(wǎng)的值為1；協(xié)議類型字段：指明了發(fā)送方提供的高層協(xié)議類型，IP為0800（16進制）；硬件地址長度和協(xié)議長度：指明了硬件地址和高層協(xié)議地址的長度，這樣ARP報文就可以在任意硬件和任意協(xié)議的網(wǎng)絡中使用；操作字段：用來表示這個報文的類型，ARP請求為1，ARP響應為2，RARP請求為3，RARP響應為4；發(fā)送方的硬件地址（0-3字節(jié)）：源主機硬件地址的前3個字節(jié)；發(fā)送方的硬件地址（4-5字節(jié)）：源主機硬件地址的后3個字節(jié)；發(fā)送方IP（0-1字節(jié)）：源主機硬件地址的前2個字節(jié)；發(fā)送方IP（2-3字節(jié)）：源主機硬件地址的后2個

3、字節(jié)；目的硬件地址（0-1字節(jié)）：目的主機硬件地址的前2個字節(jié)；目的硬件地址（2-5字節(jié)）：目的主機硬件地址的后4個字節(jié)；目的IP（0-3字節(jié)）：目的主機的IP地址。ARP的工作原理如下 ：1. 首先，每臺主機都會在自己的ARP緩沖區(qū) (ARP Cache)中建立一個 ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的對應關(guān)系。 2. 當源主機需要將一個數(shù)據(jù)包要發(fā)送到目的主機時，會首先檢查自己 ARP列表中是否存在該 IP地址對應的MAC地址，如果有就直接將數(shù)據(jù)包發(fā)送到這個MAC地址；如果沒有，就向本地網(wǎng)段發(fā)起一個ARP請求的廣播包，查詢此目的主機對應的MAC地址。此ARP請求數(shù)據(jù)包里包括源主機的IP地

4、址、硬件地址、以及目的主機的IP地址。3. 網(wǎng)絡中所有的主機收到這個ARP請求后，會檢查數(shù)據(jù)包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此數(shù)據(jù)包；如果相同，該主機首先將發(fā)送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已經(jīng)存在該IP的信息，則將其覆蓋，然后給源主機發(fā)送一個 ARP響應數(shù)據(jù)包，告訴對方自己是它需要查找的MAC地址；4.源主機收到這個ARP響應數(shù)據(jù)包后，將得到的目的主機的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息開始數(shù)據(jù)的傳輸。如果源主機一直沒有收到ARP響應數(shù)據(jù)包，表示ARP查詢失敗 Arp s添加靜態(tài)ARP緩存表項，該表項是永久性的

5、，除非用arp d刪除；動態(tài)arp緩存表項有有限的生存時間，在pc上ping某ip后，獲得該ip的mac地址后，Arp a觀察動態(tài)arp緩存的生存時間；觀察在2分鐘內(nèi)未使用該arp表項的話，該表項會被自動刪除，如果在2分鐘內(nèi)使用了該表項，會從使用之時起，該表項的生存時間再延長2分鐘。 1、關(guān)于arp緩存表項的生存期(有效時間)在默認情況下，Windows Server 2003家族和Windows XP中，ARP緩存中的表項僅存儲2分鐘。如果一個ARP緩存表項在2分鐘內(nèi)被用到，則其期限再延長2分鐘，直到最大生命期限10分鐘為止。超過10分鐘的最大期限后，ARP緩存表項將被移出，并且通過另外一個

6、ARP請求ARP回應交換來獲得新的對應關(guān)系。 2、無償ARP和重復的IP地址檢測 ARP可以被用來檢測重復的IP地址，這是通過傳送一種叫做無償ARP的ARP請求來完成的。無償ARP就是一個發(fā)往自己IP地址的ARP請求。在無償ARP中，SPA(發(fā)送者協(xié)議地址)和TPA(目標協(xié)議地址)被設置成同一個IP地址。如果節(jié)點發(fā)送一個發(fā)往自己IP地址的ARP請求，就不應收到任何一個ARP回應幀，這樣節(jié)點就可以判斷沒有其他節(jié)點使用跟它相同的IP地址。如果節(jié)點發(fā)送一個發(fā)往自己IP地址的ARP請求，結(jié)果收到ARP回應，這樣此節(jié)點就可以判斷有另外一個節(jié)點使用同樣的IP地址。如果發(fā)送了3個無償ARP后，都沒有收到AR

7、P回應，IP就假定此IP地址在此網(wǎng)絡段中是唯一的。 步驟：arp d刪除所有表項；ping 某個ip，觸發(fā)arp過程；用ethereal觀察arp過程；arp a觀察mac地址。用ethereal觀察arp分組。在一臺PC1上設置IP，然后在另一個PC2上設置相同的IP，用ethereal抓arp包，會發(fā)現(xiàn)pc2在設置完IP后，會首先發(fā)送一個無償arp請求，pc1收到后，會向pc2回復，在重復這樣三次后，就可以確定網(wǎng)絡內(nèi)具有與之相同的ip主機，pc2就無法初始化其tcp/ip協(xié)議棧了。 實驗4.2 ICMP協(xié)議分析ICMP協(xié)議屬于網(wǎng)絡層協(xié)議，用于在IP主機與路由器之間傳遞網(wǎng)絡是否通暢、主機是否

8、可達、路由是否可用等控制消息。ICMP的全稱是 Internet Control Message Protocol 。從技術(shù)角度來說，ICMP就是一個“錯誤偵測與回報機制”，其目的就是讓我們能夠檢測網(wǎng)路的連線狀況也能確保連線的準確性其功能主要有：偵測遠端主機是否存在。建立及維護路由資料。重導資料傳送路徑。資料流量控制消息格式：1. 回送或回送響應我們使用一個ICMP ECHO數(shù)據(jù)包來探測主機地址是否存活（當然在主機沒有被配置為過濾ICMP形式），通過簡單的發(fā)送一個ICMP ECHO(Type 8)數(shù)據(jù)包到目標主機，如果ICMP ECHO Reply(ICMP type 0)數(shù)據(jù)包接受到，說明主

9、機是存活狀態(tài)。如果沒有就可以初步判斷主機沒有在線或者使用了某些過濾設備過濾了ICMP的REPLY。這種機制就是我們通常所用的ping命令來檢測目標主機是否可以ping到.回送消息的源地址是回送響應消息的目的地址。若要形成一個回送響應消息，應該將源和目的地址交換，將類型代碼更改為0，重新計算機校驗碼。類型：8代表回送消息；0代表回送響應消息。代碼：02. 超時報文類型：11代碼：0 = 傳送超時；1 = 分段級裝超時3. 目標主機不可達報文類型：3代碼：0 = 網(wǎng)絡不可達；1 = 主機不可達；2 = 協(xié)議不可用；3 = 端口不可達；4 = 需要段和DF設置；5 = 源路由失??；步驟：1、分析上次

10、課ping命令中的ICMP分組；2、用ping命令探測網(wǎng)絡上較遠的結(jié)點，但把TTL設置較小(如本例中的3)，如：ping i 3 59.66.110.1，察看返回信息，并用ethereal看59.66.110.1返回的ICMP超時信息，看ICMP分組內(nèi)容。3、再ping其它的主機，實現(xiàn)不可達的返回消息。實驗4.3 數(shù)據(jù)包收發(fā)的整個流程兩臺同一網(wǎng)絡中PC機之間的數(shù)據(jù)包收發(fā)過程兩臺不同局域網(wǎng)中PC機之間數(shù)據(jù)收發(fā)的過程可以用ping來做實驗兩臺同一網(wǎng)絡中PC機之間的數(shù)據(jù)包收發(fā)過程實驗過程中記得先把雙方的arp表清除掉要寫出詳細的流程兩臺不同局域網(wǎng)中PC機之間數(shù)據(jù)收發(fā)的過程由于不在同一局域網(wǎng)中的PC機

11、不好找，可以通過ping 這樣的方式來觀察PC機向外部網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)的過程，以及路由器返回給PC機的過程。通過這個過程來推測出兩臺不在同一局域網(wǎng)中PC機之間的通信過程。實驗5在實驗室的網(wǎng)絡環(huán)境中進行實際路由器的配置實驗室的網(wǎng)絡環(huán)境實驗方案實驗方案十五臺機器配置一個子網(wǎng)一個子網(wǎng)中有4臺路由器一個juniper-4350一個或兩個cisco-2800一個或兩個h3c自己設計實驗方案，可以讓子網(wǎng)中的pc機互通子網(wǎng)中不同路由器之間學習路由或者不同子網(wǎng)間互通自學一些juniper和h3c的配置命令一個小組一起配置采用4臺終端接入服務器服務器地址：192.168.0.91192.168.0.92192.168

12、.0.94192.168.0.95每臺終端服務器有24個接口每個接口連接到一個設備的console口上端口映射物理端口 1 - 邏輯端口 3000telnet 192.168.0.91 3000H3c簡單配置命令命令簡介 舊新解釋showdisplay顯示noundo刪除/取消userlocal-user新建用戶endreturn退回到系統(tǒng)視圖exitquit返回上級視圖exitlogouttelnet的推出命令簡介 router riprip啟動riprouter ospfospf啟動ospfrouter bgpbgp啟動bgphostnamesysname設置主機名字access-list

13、acl控制訪問列表writesave保存配置erasedelete刪除配置命令簡介 0simple明文7cipher密文hostip hosthost名字和ip地址對應logginginfo-center日志信息encapslutionlink-pro封裝鏈路層協(xié)議show versiondisp version顯示版本show rundisp current-configuration顯示當前配置show tech-supportdisp base-information顯示全面的信息show startdisp saved-configuration顯示已保存的配置2)顯示系統(tǒng)狀態(tài)信息利用

14、display命令可以收集系統(tǒng)狀態(tài)信息，根據(jù)功能可以劃分為以下幾類：顯示系統(tǒng)配置信息的命令顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)的命令顯示系統(tǒng)統(tǒng)計信息的命令操作命令顯示系統(tǒng)版本display version slot-id 顯示詳細的系統(tǒng)版本信息vrbd顯示系統(tǒng)時鐘display clock顯示終端用戶display users all 顯示起始配置信息display saved-configuration顯示當前配置信息display current-configuration顯示當前系統(tǒng)內(nèi)存使用情況display memory配置cisco靜態(tài)路由：enconf tinterface G0/0CISCO2821

15、-RACK5(config-if)#ip address 10.1.1.1 255.255.255.0CISCO2821-RACK5(config-if)#no shutdownCISCO2821-RACK5(config)#ip route 10.1.4.0 255.255.255.0 10.1.1.2配置H3C靜態(tài)路由：System-viewH3Cinterface Ethernet5/0H3C-Ethernet5/0ip address 10.1.2.2 255.255.255.0H3Cip route-static 10.1.1.0 255.255.255.0 10.1.2.1配置ju

16、niper靜態(tài)路由：登陸用戶名JuniperJ4350-RACK5 (ttyd0)login: root- JUNOS 8.2R1.7 built 2007-01-17 02:40:57 UTCrootJuniperJ4350-RACK5%rootJuniperJ4350-RACK5% clirootJuniperJ4350-RACK5rootJuniperJ4350-RACK5 configureEntering configuration moderootJuniperJ4350-RACK5# set interfaces fe-0/0/3 unit 0 family inet addre

17、ss unit 0 family inet address 10.1.1.1/24rootJuniperJ4350-RACK5# commitrootJuniperJ4350-RACK5# set routing-options static route 10.1.3.0/24 next-hop 10.1.1.1rootJuniperJ4350-RACK5# commitCISCO 配置接口IPRouterenRouter#configure tRouter(config)#interface gigabitEthernet 0/0Router(config-if)#ip address 10

18、.1.1.1 255.255.255.0Router(config-if)#no shutdownRouter(config-if)#exit配置RIP路由Router(config)#ip routingRouter(config)#router ripRouter(config-router)#network 10.0.0.0Router(config-router)#end察看結(jié)果：Router#show ip route 10.0.0.0/24 is subnetted, 4 subnetsR 10.1.3.0 120/1 via 10.1.2.2, 00:00:01, Gigabit

19、Ethernet0/1 120/1 via 10.1.1.2, 00:00:00, GigabitEthernet0/0C 10.1.2.0 is directly connected, GigabitEthernet0/1C 10.1.1.0 is directly connected, GigabitEthernet0/0R 10.1.4.0 120/1 via 10.1.1.2, 00:00:00, GigabitEthernet0/0H3C:配置接口IPsystem-viewH3Cinterface Ethernet2/0H3C-Ethernet2/0ip address 10.0.3

20、.2 24H3C-Ethernet2/0undo shutdownH3C-Ethernet2/0quit配置RIP路由H3Crip 1H3C-rip-1version 2H3C-rip-1network 10.1.0.0H3C-rip-1quit察看結(jié)果：H3Cdisplay ip routing-tableRouting Tables: Public Destinations : 8 Routes : 8Destination/Mask Proto Pre Cost NextHop Interface10.1.1.0/24 RIP 100 1 10.1.3.1 Eth2/010.1.2.0/

21、24 Direct 0 0 10.1.2.2 Eth5/010.1.2.2/32 Direct 0 0 127.0.0.1 InLoop010.1.3.0/24 Direct 0 0 10.1.3.2 Eth2/010.1.3.2/32 Direct 0 0 127.0.0.1 InLoop010.1.4.0/24 RIP 100 1 10.1.3.1 Eth2/0127.0.0.0/8 Direct 0 0 127.0.0.1 InLoop0127.0.0.1/32 Direct 0 0 127.0.0.1 InLoop0Juniper:配置接口IPLogin：rootroot% cliroot configureroot# set interfaces fe-0/0/3 unit 0 family inet address 10.1.4.1/24root# commit配置策略root#