1、第3章網絡層協議實驗螭計算機科學與技術學院 計算機網絡 實驗報告年級 2013 學號 2013434151 姓名 汪凡 成績 專業 計算機科學與技術 實驗地點 C1-422 指導教師 常卓 實驗項目 實驗3.3：ARP分析 實驗3.5：路由協議分析 實驗日期 2016/5/6 實驗3.3：ARP分析1、 實驗目的1.掌握基本的ARP命令。2.熟悉ARP報文格式和數據封裝方式。3.理解ARP的工作原理。二、實驗原理(1) ARP 簡介1.什么是ARPARP，即地址解析協議。TCP/IP網絡使用ARP實現IP地址到MAC地址 的動態解析。網絡層使用邏輯地址（IP地址）作為互聯網的編址方案，但實際

2、的物理網絡（以太網）采用硬件地址（MAC地址）來唯一識別設備。因此在 實際網絡的鏈路上傳送數據幀時，最終還是必須使用硬件地址（MAC地址)。 ARP工作原理每個主機和路由器的內存中都設有一個ARP高速緩存，用于存放其他 設備的IP地址到物理地址的映射表。當主機欲向本局域網上其他主機發送 IP包時，先在本地ARP緩存中查看是否有對方的MAC地址信息。如果沒 有，則ARP會在網絡中廣播一個ARP請求，擁有該目標IP地址的設備將 自動發回一個ARP回應，對應的MAC地址將記錄到主機的ARP緩存中。 考慮到一個網絡可能經常有設備動態加入或者撤出，并且更換設備的網卡 或IP地址也都會引起主機地址映射發生

3、變化，因此，ARP緩存定時器將會 刪除在指定時間段內未使用的ARP條目，具體時間因設備而異。例如，有 些Windows操作系統存儲ARP緩存條目的時間為2mim但如果該條目在 這段時間內被再次使用，其ARP定時器將延長至lOmin。ARP緩存可以提 高工作效率。如果沒有緩存，每當有數據幀進入網絡時，ARP都必須不斷 請求地址轉換，這樣會延長通信時間，甚至造成網絡擁塞。反之，保存時 間過長也可能導致離開網絡或者更改第3層地址的設備出錯。ARP可解決同一個局域網上的主機或路由器的IP地址和硬件地址的映 射問題。如果所要找的主機和源主機不在同一個局域網上，那么就要通過 ARP找到一個位于本局域網上的

4、某個路由器的硬件地址，然后把分組發送 給這個路由器，讓這個路由器把分組轉發給下一個網絡。剩下的工作就由 下一個網絡來做。3、 實驗要求本實驗對應的練習文件為“3-3 ARP協議分析.pka”，具體的網絡拓撲 和地址分配如下。1 網絡拓撲圖（圖3-11)圖3-l l ARP實驗的網絡拓撲 IP地址配置（表3-6)表3-6 IP地址配置表設 備接 口IP地址掩 碼默認網關PC0網卡192.168.1.1255.255.255.0192.168.1.254PCI網卡192.168.1.2255.255.255.0192.168.1.254PC2網卡192.168.1.3255.255.255.019

5、2.168.1.254PC3網卡192.168.2.1255.255.255.0192.168.2.254PC4網卡192.168.2.2255.255.255.0192.168.2.254RouterOFaO/O192.168.1.254255.255J55.0NULLRouterOFaO/l192.168.2.254255.255.255.0NULL4、 實驗步驟、結果（程序+注釋+截圖）及分析1、任務一：在Packet Tracer中熟悉arp命令提示：在Packet Tracer中，arp命令只支持兩個參數a和d。arp：不帶參數，顯示可用的選項。步驟1：訪問主機的命令提示符窗口步驟2

6、：觀察ARP緩存中條目的動態增減進入Simulation模式。設置Event List Filters只顯示ICMP事件。2、任務二：使用Packet Tracer觀察ARP的工作原理步驟1：捕獲并觀察ARP數據包的轉發步驟2：研究ARP報文格式和封裝方式步驟3：研究不同廣播域內主機間互訪時的ARP執行過程5、 實驗遇到的困難及解決遇到的困難：操作不熟練，雖然可以完成實驗，但原理理解不透徹。解決：老師提供給實驗指導書，與同學一起討論，重新回顧教材上的理論知識。6、 實驗心得總結 通過實驗掌握了基本的ARP命令并不斷地熟悉ARP報文格式和數據封裝方式以及理解了ARP的工作原理。計算機科學與技術學

7、院 計算機網絡 實驗報告年級 2013 學號 2013434151 姓名 汪凡 成績 專業 計科 實驗地點 c1-422 指導教師 常卓 實驗項目 實驗3.5：路由協議分析 實驗日期 2016/5/6 一、實驗目的1）理解網絡路由，學習靜態路由配置能力。2）理解RIP動態路由協議的工作原理。3）理解OSPF動態路由協議的工作原理。二、實驗原理1. 什么是路由協議路由協議主要運行于路由器上，用于動態獲得IP數據報的轉發路徑，即 建立路由表。Internet將路由協議分為兩大類：內部網關協議（Interior Gateway Protocol，IGP)和夕卜部網關協議（External Gatew

8、ay Protocol，EGP)。IGP 是在一個自治系統內部使用的路由選擇協議，主要包括RIP和OSPF協議。EGP 用于將路由選擇信息傳遞到另一個自治系統，目前使用最多的是BGP-4。2. 靜態路由靜態路由是指管理員人工配置路由表，它只適用于簡單的網絡環境。 要求管理員了解整個網絡的拓撲信息和鏈路信息，并且當網絡拓撲結構和 鏈路狀態發生變化時，所有路由器的路由表都需要人工進行調整修改。默 認路由也是一種特殊的靜態路由，是指當路由表中找不到匹配的出口表項 時，路由器采取的路由選擇。默認路由可減少路由表所占用的空間和搜索 路由表所用的時間。3.RIPRIP (Routing Informati

9、on Protocol)是最先得到廣泛使用的內部網關協議，它是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協議。RIP中的“距離”定 義為“跳數每經過一個路由器則距離加1。R1P要求網絡中的每一個路 由器都要維護從它自己到其他每一個目標網絡的距離記錄，并每隔30s就和 鄰居路由器交換自己的路由表。RIP使用UDP報文傳送，其最大的優點就 是實現簡單、開銷較小，但存在壞消息傳遞慢、僅適用于小型網絡的缺點。 為了改善RIP的不足，IETF于1998年發布了 RIP2。RIP2支持子網路由選 擇、CIDR和組播，并提供了驗證機制支持多播。 4.OSPF協議 OSPF (Open Shortest Path F

10、irst，幵放式最短路徑優先）是IETF在20世紀80年代末期開發的一種基于分布式鏈路狀態的內部網關協議，用于在 單一自治系統內決策路由。0SPF協議使用Dijkstra算法來計算最短路由， 并直接使用IP數據報傳送（協議字段值為89)。其工作原理是.當鏈路狀 態發生變化時，該協議使用洪泛法向本自治系統中所有路由器發送與本路 由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態信息，即本路由器都和哪些路由器相鄰， 以及該鏈路的“度量”（Metric),每個路由器接收到所有的鏈路狀態信息后， 可以總結出整個網絡的拓撲，并利用Dijkstra算法計算到其他路由器的路徑。三、實驗要求畫出拓撲圖以及配置IP地址完成實驗。四

11、、實驗步驟結果及分析初始拓撲圖（IP已分配好）12 任務一：靜態配置路由打開“3-5-1靜態路由實驗.pka”練習文件，觀察網絡拓撲，嘗試為每 個路由器設計合理的靜態路由信息，使得網絡中的任意兩臺主機都能連通, 表3-10為參考答案。表3-10路由器靜態路由配置信息路_器NetworkMaskNext HopRouter 113.0.0.0255.0.0.0192.168.1.214.0.0.0255.0.0.0192.168.1.2Router210.0.0.0255.0.0.0192.168.1.113.0.0.0255.0.0.0192.168.2.214.0.0.0255.0.0.01

12、92.168.3.2Router310.0.0.0255.0.0.0192.168.2.114.0.0.0255.0.0.0192.168.2.1Router410.0.0.0255.0.0.0192.168.3.113.0.0.0255.0.0.0192.168.3.1今 步驟2:為每個路由器3己置路由表在拓撲工作區中單擊Routel路由器，并進入其Config面板；單擊Static 按鈕打幵靜態路由配置區，按表3-9所示信息配置Routed的靜態路由。然 后，以同樣的方式分別配置Ruter2、Router3、Router4路由器的靜態路由。配置完畢后，可使用右側工具欄中的Inspect工具

13、檢查每臺路由器的路由表 是否正確。今 步驟3:檢查路由酉己置是否正確單擊位于PT Activity窗口下方的Check Results (檢查結果）按鈕檢查 配置。如果顯示為100%則說明配置成功，否則使用ping程序或者Add Simple PDU方法，分別測試任意兩個主機的連通性；通過跟蹤數據報的轉發過程， 檢查并排除路由配置故障，直到成功為止。 任務二：觀察路由環路問題在Router3和Router4間增加一條串行線，并啟用Router3的SeO/0/l接 口和 Router4 的 SeO/0/l 接口。修改Router2的靜態路由，將通往10.0.0.0網絡的下一跳接口改為 192.1

14、68.2.2 (即 Router3 的 Se0/0/0 接口 )；修改 Router3 的靜態路由，將通 往 10.0.0.0 網絡的下一跳接口改為 192.168.4.2 (即 Router4 的 SeO/0/l 接口）。上述操作實現了在Ruter2、Router3和Router4之間生成一條通往 10.0.0.0的路由環路。步驟2 :觀察數據包在環路中的轉發情況進入Simulation (模擬）模式。設置Event List Filters (事件列表過濾器） 只顯示ICMP事件。單擊Add Simple PDU (添加簡單PDU)按鈕，然后分 別單擊PC4和PC 1 (讓PC4發送一個I

15、CMP包給PC 1)。單擊Capture/Forward觀察該數據報文的轉發情況。此時可以觀察到發送報文在Ruter2、Routed 和Ruter4三者之間循環轉發，像在繞圈，這就是路由環路問題。 任務三：觀察RIP路由協議的運行情況 步驟1：打開“3-5-2 rip協議分析.pka”練習文件，單擊Simulation選項卡進入模擬模式。可以使用位于Packet Tracer右側工具欄的Inspect工具（放大鏡）先觀察每臺路由器的路由表情況。 步驟2 :觀察RIP數據報文的轉發情況 單擊AutoCapture/Play (自動捕獲/播放）按鈕，自動運行模擬，此時可 觀察到許多RIP報文在各鄰

16、近路由器間周期交互。請注意，RIP周期性地與 鄰居交換路由表，因此，即使網絡中沒有用戶數據流量在發送，網絡也會“充 滿”通信業務，使路由器獲得如何轉發數據包到其目的地的最新情況。 步驟3 :檢查路由更新情況和RLP數據報文單擊Reset Simulation重新進行模擬實驗，并且進入每個路由器清空其 路由表。操作步驟為.在路由器的CLI面板中輸入en,回車；再輸入clear ip route *，回車即可。單擊Capture/Forward按鈕，逐步控制模擬進程，當產生第一條RIP數 據報時，單擊數據包信封，或者在Event List (事件列表）的Info (信息） 列中單擊彩色正方形，以打

17、幵PDU信息窗口，檢查這些路由更新數據包。 使用 OSI Model (OSI 模型）選項卡視圖和 Inbound/Outbound PDU Details(入站/出站PDU詳細數據）選項卡視圖可以更詳細了解RIP報文格式。跟蹤路由信息的更新過程。當這些更新數據報到達鄰居路由器后，使 用Inspect工具顯示這些路由器的路由表，觀察其更新情況。 任務四.觀察OSPF路由協議的運行情況打開“3-5-3 ospf協議分析.pka”練習文件，參照任務2的步驟，觀察 OSPF路由協議的運行情況。值得注意的是，OSPF需要交換兩種數據包： 一種是Hello包，用于周期維護鄰居狀態；另一種是鏈路更新的數據包。請 注意觀察并區別兩種數據包的傳送范圍。完成路由配置添加一條串行線修改router2的路由修改router3的路由PC4給PC1發包轉發過程可以看到報文在route