TCPIP协议实验指导书-201409 - 图文(9)

【实验目的】

实验 4：排错工具－Ping 和 Trace

【预备知识】

1、ICMP 原理和作用

2、Windows 系统中的 Ping 命令及其各种选项

3、Windows 中的 Tracert 命令及其各种选项

【实验原理】

“PING”这个名字源于声纳定位操作。PING 程序的目的是测试另一台主机是否可 达，它发送 ICMP 回送请求报文给被测主机，并等待返回的 ICMP 回送应答或差错报告 报文。ICMP 协议（RFC 792）是 IP 协议的辅助协议，提供差错报告和查询机制。

1、了解网络连通性测试的方法和工作原理 2、了解网络路径跟踪的方法和工作原理 3、掌握 MTU 的概念和 IP 分片操作

4、掌握 IP 分组生存时间（TTL）的含义和作用 5、掌握路由表的作用和路由查找算法

一台主机的可达性不仅取决于 IP 层是否可达，还取决于使用的高层协议及端口号。 仅当被测主机可达时，PING 程序才能收到返回的 ICMP 回送应答报文，并能测出到该主 机的往返时间。如果被测主机不可达，PING 程序会收到一些 ICMP 差错报告报文，甚至 收不到任何返回信息。根据 ICMP 差错报告报文的类型可粗略判定主机不可达的原因。

不同的物理网络具有不同的最大传送单元（MTU）值，因此可能需要对 IP 分组进 行分片操作使其能够通过这些物理网络。当 IP 分组被分片时，需要修改分组头中的标志、 分片偏移和总长度值，其余各字段将被复制到所有分片中。已经分片的 IP 分组在遇到具 有更小 MTU 的网络时还会被再次分片。

TTL 字段是由发送端初始设置在 IP 分组首部中的一个 8 bit 字段，不同操作系统上 的不同应用程序指定的 TTL 初始值不同。路由器在转发每个 IP 分组时需要将该分组的 TTL 值减 1 或减去该分组在路由器中停留的秒数。由于大多数路由器转发 IP 分组的时延 都小于 1 秒钟，因此 TTL 最终成为一个跳站计数器，即分组每经过一台路由器其 TTL 值被减 1。TTL 字段的目的是为了防止分组在选路时被无休止的转发。当路由器收到一 份需转发的 IP 分组时，如果该分组的 TTL 值为 1，路由器则丢弃该分组，并向分组源发 送一份 ICMP 的 TTL 超时报文。

TRACE 程序使用 IP 分组首部的 TTL 字段（生存时间）和 ICMP 报文，让使用者可 以看到 IP 分组从一台主机传到另一台主机所经过的路由。TRACE 程序首先发送一份 TTL 值为 1 的 IP 分组给目的主机，处理该 IP 分组的第 1 个路由器即会返回一份以自己的 IP 地址为源的携带有 ICMP 超时报文的 IP 分组，这样 TRACE 程序就得到了该路径中第 1 个路由器的 IP 地址。然后，TRACE 程序发送一份 TTL 值为 2 的 IP 分组，同样又可获 得该路径中第 2 个路由器的 IP 地址。TRACE 程序不断增加所发送 IP 分组的 TTL 值直 至 IP 分组到达目的主机，即可获得到目的主机所经过的每一个路由器地址。

但是，IP 分组的目的主机不处理该分组的 TTL 值，即使收到 TTL 值为 1 的 IP 分组 也不会丢弃该分组并产生一份 ICMP 超时报文。因此，TRACE 程序必须判断 IP 分组是 否已到达目的主机，不同操作系统上的 TRACE 程序的判断方法不同。目前通常有两种

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实现方法：一种是利用“端口不可达”的 ICMP 差错报文，另一种则是使用 ICMP 回送 请求和回送应答报文。

在前一种方法中，TRACE 程序发给目的主机的 IP 分组中携带的是一份 UDP 数据报， 该 UDP 数据报的目的端口是一个目的主机上任一应用程序都不可能使用的 UDP 端口（通 常大于 30000）。当该 IP 分组到达目的主机时，目的主机的 UDP 模块会产生一份“端口 不可达”的 ICMP 差错报文返回给 TRACE 程序。这样，TRACE 程序即可根据收到的 ICMP 报文是超时还是端口不可达来判断何时结束。

在后一种方法中，TRACE 程序发给目的主机的 IP 分组中携带的是 ICMP 回送请求 报文。当该 IP 分组到达目的主机时，目的主机即会返回一份 ICMP 回送应答报文给 TRACE 程序。这样，TRACE 程序即可根据收到的 ICMP 报文是超时还是回送应答来判 断何时结束。

【实验内容】

F0/0 MTU=1500 （VMnet1） S1/1 S1/0 F0/0

F0/1 BW=2M MTU=1500

MTU=800 R1 PC2

S1/0 F0/0

子网 A R4

Ethernet1

BW=100M

R3

BW=64K MTU=800

S1/0

R2

Ethernet2

F0/1

F0/0

MTU=1500

（VMnet2）

BW=100M MTU=1500

子网 B PC3 PC4

R1 F0/0 = 192.168.11.254/24 PC2 = 192.168.11.2/24

R2 F0/0 = 192.168.22.254/24 PC3 = 192.168.22.3/24

R1～R4 间 4 个 IP 子网掩码均为/30 PC4 = 192.168.22.4/24（未开机）

实验拓扑中 VMware 虚拟机 PC2、PC3 和 PC4（未开机）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 经由 Dynamips 软件模拟实现的路由器 R3 和 R4 互联，R1、 R2、R3 和 R4 之间运行 OSPF 路由协议，没有缺省路由。

实验者在 PC2 上使用通信测试命令（ping）和路径跟踪命令（tracert），结合 Dynamips 软件的分组捕获功能以及 Wireshark 软件的捕获分组查看功能，测试子网 A、B 之间的连 通性和通信路径，考察 IP 地址和分组长度对网络间通信的影响以及 IP 分组生存时间 （TTL）对网络间 IP 分组交付的影响，体会 ICMP 协议的差错报告机制，理解并掌握 PING 和 TRACE 的工作原理和操作命令。

【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 VMware Workstation 中 TCPIP 组内的虚拟机 PC2 和 PC3。（注：不开启 PC4） 2、运行 Dynagen 中的“Network device list”程序，核对确保 lab1.net 文件中 R1 的 F0/0 值与“Network device list”中 VMnet1 的“NIO_gen_eth…”一致，R2 的 F0/0 值与“Network device list”中 VMnet2 的“NIO_gen_eth…”一致。然后启动 Dynamips Server（直到步骤 15 才能关闭 Dynamips Server 窗口），接着运行 lab4.net，在 Dynagen 窗口中提示符“=>”后依次输入以下命令启动路由器 R1、 R2、R3 和 R4：

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=> start R1 => start R2 => start R3 => start R4

3、在 PC2 上使用“route print”命令查看并记录该主机的路由表。

4、在 PC2 的 cmd 窗口键入“ping”命令，查看并记录选项-n、-l、-f 的含义和功能。 然后在 PC2 上 ping PC3 的 IP 地址确保整个实验网络运行正常。 5、在 Dynagen 窗口中提示符“=>”后依次输入以下命令捕获子网 A 和子网 B 中的 分组：

=> capture R1 f0/0 aping.cap => …… 此处隐藏：2725字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……