《计算机网络原理》实验指导书(7)

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计算机科学与技术学院《计算机网络原理》课程实验指导书

结果是： 。

步骤5 重复步骤3。将此次结果命名为Ping2-学号。 步骤6 分析文件Ping1-学号，完成下列工作：

（1）将文件Ping1－学号上传至FTP服务器的“网络实验\\网络层实验”目录下。

（2）统计“Protocol”字段填空：有 个ARP报文。

（3）分析ARP报文结构：选中第一个ARP请求报文，将字段值填入预习报告中。

（4）在所有报文中，ARP报文中ARP协议树的Opcode字段有两个取值1、2，两个取值分别表达什么信息？

（5）选中第一条ARP请求报文和第一条ARP应答报文，将ARP请求报文和ARP应答报文中的字段信息填入表7-1。

表7-1 ARP请求报文和ARP应答报文的字段信息 字段项 链路层Destination项 链路层Source项 网络层Sender MAC Address 网络层Sender IP Address 网络层Target MAC Address 网络层Target IP Address ARP请求数据报文 ARP应答数据报文 步骤7 分析文件Ping2-学号，完成下列工作：

(1) 将文件Ping2－学号上传至FTP服务器的“网络实验\\网络层实验”目录下。

(2) 比较文件Ping1－学号中截获的报文信息，少了什么报文？简述ARP Cache的作用。

(3) 写出ARP协议在同一网段内的解析过程。

步骤8 按照图7-1重新进行组网，并确保连线正确。修改计算机的IP地址，并将PCA的默认网关修改为192.168.1.10，PCB的默认网关修改为192.168.2.10。考虑如果不设置默认网关会有什么后果？ 6.2不同网段的ARP协议分析

步骤9 设置交换机的VLAN 2 和VLAN 3，参考命令如下：

∥配置VLAN 2

Switch(config)# vlan 2

Switch(config)#interface fa0/1

Switch(config-if)#switchport access vlan 2

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Switch(config)#interface vlan 2

Switch(config-if)#ip add 192.168.1.10 255.255.255.0 交换机的VLAN 3的配置命令和上面的类似。

注意：完成这一步后，先不要用PING命令来检验组网连通性，否则必须在进行第10步前先清空ARP缓存，用arp－d命令。

步骤10 运行PCA、PCB上的E，开始截获数据报文；在PCA的命令行窗口中执行Ping 192.168.2.22命令。执行完之后，停止PCA、PCB上的E报文截获，将此次结果命名为Ping3－学号。

步骤11 这时，在PCA的命令行窗口中执行arp－d命令： C:\\ arp －a

结果是： 。 步骤12 分析报文，填写下列表格：

（1）将文件Ping3－学号上传至FTP服务器的“网络实验\\网络层实验”目录下。

（2）选中第一条ARP请求报文和第一条ARP应答报文，将ARP请求报文和ARP应答报文中的字段信息填入表7-2。

表7-2 ARP请求报文和ARP应答报文的字段信息 字段项 链路层Destination项 链路层Source项 网络层Sender MAC Address 网络层Sender IP Address 网络层Target MAC Address 网络层Target IP Address ARP请求数据报文 ARP应答数据报文 （3）写出ARP协议在不同网段间解析的过程。比较ARP协议在相同网段内解析的过程，有何异同点？

（4）体会报文在链路层和网络层进行传播的过程。 7 实验总结

本次实验分析了ARP协议在同一网段和不同网段间主机上通信时的执行过程，分析了ARP协议报文结构，以便读者理解ARP缓存、计算机默认网关等的作用。

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实验八 IP 协议分析

1 实验目的

分析IP 报文格式、IP地址的分类和IP层的路由功能。 2 实验内容

首先，结合上一个实验的报文，分析IP协议报文格式；然后，结合实验体会IP地址的编址方法和数据报文发送、转发的过程；最后，分析路由表的结构和作用。 3 实验原理 3.1 IP报文格式

如图8-1所示，IP数据报由首部和数据两部分组成。

首部 数据部分 图8-1 IP数据报

首部又分为两部分，前一部分是固定长度的，必不可少，共２０字节；后一部分是一些可选字段，如图8-2所示。

图8-2 IP数据报首部

其中服务类型字段为：

０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７

优先级 Ｄ Ｔ Ｒ Ｃ 未用 3.2 IP 地址的编址方法

IP 地址是给每个连接在因特网上的主机分配一个全球范围内的唯一的３２位标志符。IP 地址的编址方法共经历过三个阶段。

首先，第一阶段是分类的IP 地址，这是一种基于分类的两极IP 地址的编

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址方法。IP 地址被分为“网络号＋主机号“。IP 地址空间的利用率较低，路由表变得太大以及两级的IP 地址不够等原因导致了地址掩码的引入，进入了划分子网的第二个阶段，采用“网络号＋子网号＋主机号“的三级IP 地址的编址方法；然后，根据第二个阶段的问题，提出了无分类域间路由选择CIDR的第三阶段编址方法。IP地址采用“网络前缀＋主机号“的编址方式。

目前CIDR是应用最广泛的编址方法，它消除了传统的A类、B类、C类地址和划分子网的概念，提高了IP地址资源的利用率，并使得路由聚合的实现成为可能。

3.3 IP层的路由分析

数据报文在网络中的传输主要分为主机发送和路由器转发两种。主机发送数据报的方式有：直接交付和间接交付。首先，主机将发送数据报的目的地址同自己的子网掩码进行逐位相“与”；然后判断运算结果是否等于其所在的网络地址，是则将数据报直接交付分到本网络；否则，发往下一跳路由器(一般为主机的默认网关)。

路由器转发数据报的算法一般是： 从收到数据报的首部提取目的IP地址D。

先判断是否为直接交付。对与路由器直接相连的网络逐个进行检查：各网络的子网掩码和D逐位相“与”，看是否和相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组进行直接交付（需要将D转换位物理地址，将数据报封装成帧发送出去），转发任务完成结束。否则就是直接交付，执行（3）。

若路由表中有目的地址为D的待定主机路由，则将数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行（4）。

对路由表中的每一行（目的网络地址，子网掩码，下一跳地址），将其中的子网掩码和D逐位相“与”，其结果为N。若N与该行的目的网络地址匹配，则将数据报传送给该行指明的下一跳路由器；否则，执行（5）。

若路由表中有一个默认路由，则将数据报传送给路由器中所指明的默认路由器；否则执行（6）。

报告转发分组出错。

因此，网络中不同网段之间的数据报文进行传输时，必须通过路由来完成。路由就是控制报文进行转发的路径信息。每一台网络层设备（比如三层交换机÷路由器）都存储着一张关于路由信息的表格，称为路由表。数据报文到达网络层设备之后，根据其目的IP地址查找路由表确定报文传输的最佳路径（下一跳）。然后利用网络层的协议封装数据报文，利用下层提供的服务把数据报文转发出去。

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