【導(dǎo)讀】網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真教學(xué)系統(tǒng)。吉林中軟吉大信息技術(shù)有限公司

　　

【正文】 字節(jié)） 二 . ARP 地址解析 過(guò)程 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真 教學(xué)系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn) 教程 20 A R P 模 塊 接 收 到 來(lái) 自 上 層 協(xié)議 （ I P ） 的 數(shù) 據(jù) 報(bào) 后 ， 提取 其 下 一 跳 I P 地 址 。下 一 跳 I P 地 址 在 A R P 高 速 緩 存 中有 對(duì) 應(yīng) 的 項(xiàng) 目使 用 該 對(duì) 應(yīng) 項(xiàng) 的 物 理 地 址（ M A C ） 作 為 數(shù) 據(jù) 報(bào) 的 目 的M A C 地 址 。廣 播 發(fā) 送 A R P 請(qǐng) 求 報(bào) 文 來(lái) 獲取 下 一 跳 I P 地 址 所 對(duì) 應(yīng) 的物 理 地 址 。等 待 接 收 A R P 應(yīng) 答 。收 到 A R P 應(yīng) 答使 用 應(yīng) 答 中 的 物 理 地 址 （ MA C ） 作 為 數(shù) 據(jù) 報(bào) 的 目 的 M A C地 址 。將 下 一 跳 I P 地 址 和 應(yīng) 答 中的 物 理 地 址 結(jié) 合 到 一 起 ，添 加 到 A R P 高 速 緩 存 。停 止 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 報(bào)YNYN 【實(shí)驗(yàn)步驟】 主機(jī) B 啟動(dòng)靜態(tài)路由服務(wù)（方法：在命令行方式下，輸入“ staticroute_config”）。 按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖連接網(wǎng)絡(luò)，使用拓?fù)潋?yàn)證檢查連接的正確性。 練習(xí)一：領(lǐng)略真實(shí)的 ARP（同一子網(wǎng)） 1. 主機(jī) A、 B、 C、 D、 E、 F 在命令行下運(yùn)行“ arp a”命令，察看 ARP 高速緩存表，并回答以下問(wèn)題： ? ARP 高速緩存表由哪幾項(xiàng)組成？ 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真 教學(xué)系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn) 教程 21 2. 主機(jī) A、 B、 C、 D 啟動(dòng)協(xié)議分析器，設(shè)置過(guò)濾條件（提取 ARP、 ICMP），開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)。 3. 主機(jī) A、 B、 C、 D 在命令行下運(yùn)行“ arp d”命令，清空 ARP 高速緩存。 4. 主機(jī) A ping 主機(jī) D（ ）。 5. 主機(jī) A、 B、 C、 D 停止捕獲數(shù)據(jù)，并立即在命令行下運(yùn)行“ arp a”命令察看 ARP 高速緩存。 ? 結(jié)合協(xié)議分析器上采集到的 ARP報(bào)文和 ARP高速緩存表中新增加的條目，簡(jiǎn)述 ARP協(xié)議的報(bào)文交互過(guò)程以及 ARP 高速緩存表的更新過(guò)程。 練習(xí)二：編輯并發(fā)送 ARP 報(bào)文（同一子網(wǎng)） 1. 在主機(jī) E 上啟動(dòng)仿真編輯器，并編輯一個(gè) ARP 請(qǐng)求報(bào)文。其中： MAC 層：“目的 MAC 地址”設(shè)置為 FFFFFFFFFFFF； “源 MAC 地 址”設(shè)置為主機(jī) E 的 MAC 地址。 ARP 層：“發(fā)送端 MAC 地址”設(shè)置為主機(jī) E 的 MAC 地址； “ 發(fā)送端 IP 地址”設(shè)置為主機(jī) E 的 IP 地址（ ）； “目的端 MAC 地址”設(shè)置為 000000000000； “目的端 IP 地址”設(shè)置為主機(jī) F 的 IP 地址（ ）； 2. 主機(jī) B、 F 啟動(dòng)協(xié)議分析器并設(shè)置過(guò)濾條件（提取 ARP）。 3. 主機(jī) E、 B、 F 在命令行下運(yùn)行“ arp d”命令，清空 ARP 高速緩存。 4. 主機(jī) E 發(fā)送已編輯好的 ARP 報(bào)文。 5. 主機(jī) E 立即在命令行下運(yùn)行“ arp a”命令察看 ARP 高速緩存。 6. 主 機(jī) B、 F 停止捕獲數(shù)據(jù)，分析捕獲到的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步體會(huì) ARP 報(bào)文交互過(guò)程。 練習(xí)三：跨路由地址解析（不同子網(wǎng)） 1. 主機(jī) A、 B、 C、 D、 E、 F 在命令行下運(yùn)行“ arp d”命令，清空 ARP 高速緩存。 2. 主機(jī) A、 B、 C、 D、 E、 F 重新啟動(dòng)協(xié)議分析器并設(shè)置過(guò)濾條件（提取 ARP、 ICMP）。 3. 主機(jī) A ping 主機(jī) E（ ）。 4. 主機(jī) A、 B、 C、 D、 E、 F 停止數(shù)據(jù)捕獲，察看協(xié)議分析器中采集到的 ARP 報(bào)文，并回答以下問(wèn)題： ? 單一 ARP 請(qǐng)求報(bào)文是否能夠跨越子網(wǎng)進(jìn)行地址解析？為什么？ ? ARP 地址解析在跨越子網(wǎng)的通信 中所起到的作用？ 【思考問(wèn)題】 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真 教學(xué)系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn) 教程 22 1. ARP 分組的長(zhǎng)度是固定的嗎？試加以解釋。 2. 試解釋為什么 ARP 高速緩存每存入一個(gè)項(xiàng)目就要設(shè)置 1020 分鐘的超時(shí)計(jì)時(shí)器。這個(gè)時(shí)間設(shè)置得太大或太小會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？ 3. 至少舉出兩種不需要發(fā)送 ARP 請(qǐng)求分組的情況。 實(shí)驗(yàn)三 網(wǎng)際協(xié)議 IP 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 1. 掌握 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的報(bào)文格式 2. 掌握 IP 校驗(yàn)和計(jì)算方法 3. 掌握子網(wǎng)掩碼和路由轉(zhuǎn)發(fā) 4. 理解特殊 IP 地址的含義 5. 理解 IP 分片過(guò)程 【實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)】 建議 4 學(xué)時(shí) 【實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置】 該實(shí)驗(yàn)采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二 【實(shí)驗(yàn)原理】 一 . IP 報(bào)文格式 IP 數(shù)據(jù)報(bào)是由 IP 首部加數(shù)據(jù)組成的 ， IP 首部的最大長(zhǎng)度不超過(guò) 60 字節(jié)。 下圖 IP 數(shù)據(jù)報(bào)文格式 : 4 位版本 4 位首部長(zhǎng)度 8 位服務(wù)類(lèi)型 16 位總長(zhǎng)度（字節(jié)數(shù)） 16 位標(biāo)識(shí) 3 位標(biāo)志 13 位片偏移 8 位生存時(shí)間 8 位協(xié)議類(lèi)型 16 位首部檢驗(yàn)和 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真 教學(xué)系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn) 教程 23 32 位源 IP 地址 32 位目的 IP 地址 選項(xiàng)（如果有） 數(shù)據(jù) 二 . IP 分片 鏈路層具有最大傳輸單元（ MTU）這個(gè)特性，它限制了數(shù)據(jù)幀的最大長(zhǎng)度。不同的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型都有一個(gè)上限值。以太網(wǎng)通常是 1500。 如果 IP 層有數(shù)據(jù)包要傳輸，而數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度超過(guò)了 MTU，那么 IP 層就要對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分 片操作 ， 使每一片長(zhǎng)度都小于 MTU。 IP 首部中 “16位標(biāo)識(shí) ” 、 “3 位標(biāo)志 ” 和 “13 位片偏移 ” 包含了分片和重組所需的信息。另外，當(dāng)數(shù)據(jù)被分片后，每個(gè)片的 “16 位總長(zhǎng)度 ” 值要改為該片的長(zhǎng)度值。 三 . IP 路由表 大部分網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備（包括 PC 機(jī)、三層交換機(jī)、路由器等）都存儲(chǔ)著一張記錄路由信息的表格，稱(chēng)為路由表。一張路由表由許多表項(xiàng)組成。網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備收到數(shù)據(jù)報(bào)后，根據(jù)其目的 IP地址查找路由表確定數(shù)據(jù)報(bào)傳輸?shù)淖罴崖窂?(下一跳 )。然后利用網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議重新封裝數(shù)據(jù)報(bào)，利用下層提供的服務(wù)把數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)出去。 路由表的項(xiàng)目一般含有五個(gè) 基本字段：目的地址、網(wǎng)絡(luò)掩碼、下一跳地址、接口、度量。 路由表匹配順序如下 ： ? 直接交付：路由表項(xiàng)的“目的地址”字段是交付主機(jī)的本網(wǎng)絡(luò)地址。 ? 特定主機(jī)交付：路由表項(xiàng)的“目的地址”字段是某臺(tái)特定主機(jī)的 IP 地址。 ? 特定網(wǎng)絡(luò)交付：路由表項(xiàng)的“目的地址”字段是另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的地址。 ? 默認(rèn)交付：路由表項(xiàng)的“目的地址”字段是一個(gè)默認(rèn)路由器（默認(rèn)網(wǎng)關(guān)）。 四 . 路由選擇過(guò)程 路由選擇模塊從 IP 處理模塊接收到 IP 分組后，使用該分組的目的 IP 地址同路由表中的每一個(gè)項(xiàng)目按特定的順序（路由表匹配順序）查找匹配項(xiàng)，當(dāng)找到第一個(gè)匹配項(xiàng)后就不再繼續(xù)尋找了，這樣就完成了路由選擇過(guò)程。 匹配路由表項(xiàng)的方法是將 IP 地址與路由表中的一個(gè)項(xiàng)目的“子網(wǎng)掩碼”進(jìn)行按位“與”網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真 教學(xué)系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn) 教程 24 操作，然后判斷運(yùn)算結(jié)果是否等于該項(xiàng)目的“目的地址”，如果等于，則匹配成功，否則，匹配失敗。 路由選擇模塊的工作過(guò)程： 對(duì) 路 由 表 中 的 每 一 個(gè) 項(xiàng) 目使 用 分 組 的 目 的 I P 地 址 與 項(xiàng) 目相 匹 配匹 配 成 功把 分 組 連 同 下 一 跳 地 址 發(fā) 送 到分 片 模 塊停 止發(fā) 送 I C M P 差 錯(cuò) 報(bào) 文YNYN該 項(xiàng) 目 的 “ 目 的 地 址 ”是 另 一 個(gè) 網(wǎng) 絡(luò)該 項(xiàng) 目 的 “ 目 的 地 址 ” 是 本 網(wǎng) 絡(luò)使 用 分 組 的 目 的 I P 地 址 作 為 下 一跳 地 址使 用 該 項(xiàng) 目 路 由 表 中 的“ 下 一 跳 地 址 / 網(wǎng) 關(guān)” 作 為 下 一 跳 地 址【實(shí)驗(yàn)步驟】 主機(jī) B 啟動(dòng)靜態(tài)路由服務(wù)（方法：在命令行方式下，輸入“ staticroute_config”）。 按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖連接網(wǎng)絡(luò)，使用拓?fù)潋?yàn)證檢查連接的正確性。 練習(xí)一：編輯并發(fā)送 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 1. 主機(jī) A 啟動(dòng)仿真編輯器 ，編輯一個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)，其中： 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真 教學(xué)系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn) 教程 25 MAC 層：“目的 MAC 地址”設(shè)置為主機(jī) B 的 MAC 地址（對(duì)應(yīng)于 接口的 MAC）。 IP 層：“生存時(shí)間”設(shè)置為 128； “源 IP 地址”設(shè)置為主機(jī) A 的 IP 地址（ ）； “目的 IP 地址”設(shè)置為主機(jī) E 的 IP 地址（ ）。 使用仿真編輯器的“手動(dòng)計(jì)算”校驗(yàn)和；再使用仿真編輯器的“自動(dòng)計(jì)算”校驗(yàn)和，將兩次計(jì)算結(jié)果相比較，若結(jié)果不一致，則重新計(jì)算。 ? IP 在計(jì)算校驗(yàn)和時(shí)包括那些內(nèi)容？ 2. 在主機(jī) B、 E 上啟動(dòng)協(xié)議分析器并設(shè)置過(guò)濾條件（提取 IP 協(xié)議）開(kāi) 始捕獲數(shù)據(jù)。 3. 主機(jī) A 發(fā)送第 2 步中編輯好的報(bào)文。 4. 主機(jī) B、 E 停止捕獲數(shù)據(jù)，在捕獲到的數(shù)據(jù)中查找主機(jī) A 所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)，并回答以下問(wèn)題： ? 第 2 步中主機(jī) A 所編輯的報(bào)文，經(jīng)過(guò)主機(jī) B 到達(dá)主機(jī) E 后，報(bào)文數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化？若發(fā)生變化，記錄變化的字段，并簡(jiǎn)述發(fā)生變化的原因。 5. 將第 2 步中主機(jī) A 所編輯的報(bào)文的“生存時(shí)間”設(shè)置為 1。重新計(jì)算校驗(yàn)和。 6. 主機(jī) B、 E 重新開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)。 7. 主機(jī) A 發(fā)送第 6 步中編輯好的報(bào)文。 8. 主機(jī) B、 E 停止捕獲數(shù)據(jù)，在捕獲到的數(shù)據(jù)中查找主機(jī) A 所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)，并回答以下問(wèn)題： ? 主機(jī) B、 E 是否能捕獲到主機(jī) A 所發(fā)送的 報(bào)文？簡(jiǎn)述產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。 練習(xí)二：特殊的 IP 地址 1. 直接廣播地址 ① 主機(jī) A 編輯 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 1，其中： “目的 MAC 地址”設(shè)置為 FFFFFFFFFFFF； “目的 IP 地址”設(shè)置為 。 ② 主機(jī) A 再編輯 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 2，其中： “目的 MAC 地址”設(shè)置為主機(jī) B 的 MAC 地址（對(duì)應(yīng)于 接口的 MAC）；“目的 IP 地址”設(shè)置為 。 ③ 主機(jī) B、 C、 D、 E、 F 啟動(dòng)協(xié)議分析器并 設(shè)置過(guò)濾條件（提取 IP 協(xié)議，Any）。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真 教學(xué)系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn) 教程 26 ④ 主機(jī) B、 C、 D、 E、 F 開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)。 ⑤ 主機(jī) A 發(fā)送這兩個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)。 ⑥ 主機(jī) B、 C、 D、 E、 F 停止捕獲數(shù)據(jù)。 ? 記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果 主機(jī)號(hào) 收到 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 1 收到 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 2 ? 結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，簡(jiǎn)述直接廣播地址的作用。 2. 受限廣播地址 ① 主機(jī) A 編輯一個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)，其中： “目的 MAC 地址”設(shè)置為 FFFFFFFFFFFF； “目 的 IP 地址”設(shè)置為 。 ② 主機(jī) B、 C、 D、 E、 F 重新啟動(dòng)協(xié)議分析器并設(shè)置過(guò)濾條件（提取 IP 協(xié)議，Any）。 ③ 主機(jī) B、 C、 D、 E、 F 重新開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)。 ④ 主機(jī) A 發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)。 ⑤ 主機(jī) B、 C、 D、 E、 F 停止捕獲數(shù)據(jù)。 ? 記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果 主機(jī)號(hào) 收到主機(jī) A 發(fā)送的 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 未收到主機(jī) A 發(fā)送的 IP 數(shù)據(jù)報(bào) ? 結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，簡(jiǎn)述受限廣播地 址的作用。 3. 環(huán)回地址 ① 主機(jī) F 重新啟動(dòng)協(xié)議分析器開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)并設(shè)置過(guò)濾條件（提取 IP 協(xié)議）。 ② 主機(jī) E ping 。 ③ 主機(jī) F 停止捕獲數(shù)據(jù)。 ? 主機(jī) F 是否收到主機(jī) E 發(fā)送的目的地址為 的 IP數(shù)據(jù)報(bào)？為什么？ 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真 教學(xué)系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)