1、電子科技大學實驗報告學生姓名：學號：課程名稱：TCP/IP協議指導教師：日期： 2016年10月29日實驗項目名稱：IP 分組交付和 ARP 協議報告評分：教師簽字：一、實驗原理IP 子網中使用一個 32 比特的掩碼來標識一個 IP 地址的網絡/子網部分和主機部分。 將 IP 地址和掩碼進行“位與”運算后可以得到該 IP 地址所在 IP 子網的子網地址，結合 掩碼中 0 比特個數可以確定該 IP 子網的 IP 地址空間范圍。根據 IP 地址所在 IP 子網的 子網地址及其掩碼，可以判斷這些 IP 地址是否屬于同一個 IP 子網。 IP 地址空間中定義了一些特殊地址： l 網絡/子網地址：標識一

2、個 IP 網絡或子網。 l 直接廣播地址：表示該分組應由特定網絡上的所有主機接收和處理。 l 受限廣播地址：表示該分組應由源所在網絡或子網上的所有主機接收和處理。 l 本網絡上本主機地址：表示主機自己。 l 環回地址：用來測試機器的協議軟件。 IP 分組被交付到最終目的地有兩種不同的交付方式：直接交付和間接交付。交付時 首先通過路由選擇技術確定交付方式：如果 IP 分組的目的與交付者在同一個 IP 網絡上， 就直接交付該分組至目的站點；如果 IP 分組的目的與交付者不在同一個 IP 網絡上，就 間接交付該分組至下一個路由器（即下一跳站點）。 在以太網上，IP 分組是封裝在以太幀中發送的，因此發

3、送時除了要有接收站的 IP 地址（IP 分組中的目的 IP 地址）外，還需要接收站的 MAC 地址（以太網幀中的目的 MAC 地址）。ARP 協議（RFC 826）實現了 IP 地址（邏輯地址）到 MAC 地址（物理地 址）的動態映射，并將所獲得的映射存放在 ARP 高速緩存表中。 不同的交付方法將導致不同的 ARP 解析操作，獲取不同的目的物理地址。直接交付 時，交付者直接將 IP 分組交付給該分組的目的站點，因此交付者使用 ARP 協議找出 IP 分組中目的 IP 地址對應的物理地址。間接交付時，交付者需要將 IP 分組交付給下一跳 站點，而不是該 IP 分組的目的端，因此交付者使用 AR

4、P 協議找出下一跳站點 IP 地址對 應的物理地址。 IP 網絡是一個邏輯網絡，一個物理網絡可以被邏輯劃分成若干個 IP 網絡。兩個 IP 網絡之間的通信必須經由路由器中繼，未經路由器互連的兩個 IP 網絡即使在同一物理網 中也不能通信。主機的默認網關地址就是連接該主機所在 IP 網絡的路由器接口的 IP 地 址。 二、實驗目的1、掌握 IP 子網劃分技術、IP 地址分配原則，以及特殊 IP 地址的特征和作用 2、理解掌握直接交付與間接交付 IP 分組過程中的路由選擇、ARP 解析和以太網封 裝技術 3、分析子網劃分對 IP 分組交付的影響三、實驗內容實驗拓撲中 VMware 虛擬機 PC1、

5、PC2、PC3 和 PC4 分別位于由提供集線器功能的 虛擬網卡 VMnet1 和 VMnet2 模擬實現的兩個以太網 Ethernet1 和 Ethernet2 中，這兩個以 太網對應的 IP 子網 A 和子網 B 分別連在 Dynamips 軟件模擬實現的路由器 R1 和 R2 的 F0/0 接口上。R1 和 R2 之間通過 PPP 鏈路互聯。R1、R2、PC2、PC3 和 PC4 的網絡連 接均已配置。 實驗者首先在 PC1 上配置其網絡連接，并配合通信測試命令（ping）來檢驗特殊 IP 地址的用途以及 IP 子網設置對同一物理網內計算機間通信的影響，從而理解并掌握子網 地址、子網廣播

6、地址和主機地址的概念、特征與用途。 然后在 PC1 上使用 ping 命令分別進行 IP 子網內通信和 IP 子網間通信，通過 ARP 緩存表操作命令、Dynamips 軟件的分組捕獲功能以及 Wireshark 軟件的捕獲分組查看功 能，分析 IP 分組的直接交付、間接交付操作和路由器的作用，掌握 ARP 協議的工作原 理，以及 IP 分組投遞過程中源/目的 IP 地址與源/目的 MAC 地址的特征，理解 IP 子網對 IP 分組交付的影響。 四、實驗器材（設備、元器件）計算機一臺五、實驗步驟1、確保網絡連接中的 VMnet1 和 VMnet2 均被啟用，然后依次啟動 VMware Work

7、station 中 TCPIP 組內的虛擬機 PC1、PC2、PC3 和 PC4，使用 ipconfig 命 令查看并記錄這 4 臺 PC 的網絡連接信息，在 PC1 上 ping PC2 的 IP 地址，記錄 并分析 ping 的結果。 2、設置 PC1 的子網掩碼為 ，然后將其 IP 地址分別設為 、 55，記錄并分析設置結果。 3、根據實驗拓撲中的各子網信息以及步驟 1 中記錄的 PC2、PC3、PC4 的網絡連接 信息，配置 PC1 的 IP 地址、子網掩碼和默認網關，使得 PC1 能夠 ping 通 PC2，

8、并在 PC1 上分別 ping PC3 和 PC4 的 IP 地址，記錄并分析 ping 的結果。 4、在 PC1 上分別 ping 以下 8 個 IP 地址：、55、、 55、、、0、55，記錄并分析 ping 的結果。 5、運行 Dynagen 中的“Network device list”程序，核對確保 文件中 R1 的 F0/0 值與“Network device list”中 VMnet1 的“NIO_gen_eth”

9、一致，R2 的 F0/0 值與“Network device list”中 VMnet2 的“NIO_gen_eth”一致。然后 啟動 Dynamips Server（直到步驟 14 才能關閉 Dynamips Server 窗口），接著運PC1 PC2 PC3 PC4 子網 A：/24 子網 B：/24 R1 R2 F0/0 F0/0 S1/0 S1/0 PPP Ethernet1 （VMnet1） Ethernet2（VMnet2） 子網 C： /30 R1 F0/0 = 54，S1/0 = 1

10、 R2 F0/0 = 54，S1/0 = 4 行 ，在 Dynagen 窗口中提示符“=>”后依次輸入以下命令啟動路由器 R1 和 R2，并進入其 CLI： => start R1 => start R2 => con R1 => con R2 6、分別在 R1 的 CLI 提示符“R1>”后以及 R2 的 CLI 提示符“R2>”后輸入“show arp”命令查看并記錄兩臺路由器當前的 ARP 緩存表，例： R1> show arp R2> show arp 7、在 D

11、ynagen 窗口中提示符“=>”后依次輸入以下命令捕獲子網 A、子網 B 和子 網 C 中的分組： => capture R1 f0/0 a.cap => capture R2 f0/0 b.cap => capture R2 s1/0 c.cap PPP 8、分別在 PC1、PC2、PC3、PC4 上使用命令“arp -d *”清空四臺 PC 上的 ARP 緩 存表，然后使用命令“arp -a”查看并記錄清空操作后的 ARP 緩存表。 9、在 PC1 上 ping PC2 的 IP 地址，記錄 ping 回應信息。ping 結束后分別在 PC1、 PC2、PC3、P

12、C4 上使用命令“arp -a”、在 R1 和 R2 的 CLI 上使用命令“show arp” 查看并記錄四臺 PC 和兩臺路由器的 ARP 緩存表。 10、在 PC1 上 ping PC3 的 IP 地址，記錄 ping 回應信息。ping 結束后分別在 PC1、 PC2、PC3、PC4 上使用命令“arp -a”、在 R1 和 R2 的 CLI 上使用命令“show arp” 查看并記錄四臺 PC 和兩臺路由器的 ARP 緩存表。 11、在 PC1 上 ping PC4 的 IP 地址，記錄 ping 回應信息。ping 結束后分別在 PC1、 PC2、PC3、PC4 上使用命令“arp

13、 -a”、在 R1 和 R2 的 CLI 上使用命令“show arp” 查看并記錄四臺 PC 和兩臺路由器的 ARP 緩存表。 12、在 PC1 上 ping 子網 A 內一臺不存在主機的 IP 地址，記錄 ping 回應信息。ping 結束后在 PC1 上使用命令“arp -a”查看并記錄其的 ARP 緩存表。 13、在 Dynagen 窗口中提示符“=>”后依次輸入以下命令停止捕獲子網 A、子網 B 和子網 C 中的分組： => no capture R1 f0/0 => no capture R2 f0/0 => no capture R2 s1/0 14、實驗

14、結束后，按照以下步驟關閉實驗軟件、上傳實驗數據、還原實驗環境： （1）關閉 R1、R2 的 CLI 窗口，在 Dynagen 窗口中提示符“=>”后依次輸入以 下命令關閉 Dynagen 窗口，然后再關閉 Dynamips Server 窗口： => stop /all => exit （2）將 PC1 的網絡連接設置為“自動獲得 IP 地址”，然后依次關閉 PC1、PC2、 PC3 和 PC4，關閉 VMware 窗口； （3）運行 所在目錄下的“ftp.bat”程序來上傳實驗數據（注意：務必按5 照“ftp.bat”程序運行中的提示信息執行正確操作） 。 （4）確認實驗數

15、據上傳成功后，運行 所在目錄下的“reset.bat”程序還 原實驗環境（注意： “reset.bat”程序會自動刪除實驗數據文件） 。 15、用 Wireshark 軟件查看并分析捕獲的分組文件（a.cap、b.cap 和 c.cap）中的 ARP 和 ICMP 分組，查看過濾條件為“arp | icmp”（在 Wireshark 主窗口界面“過濾 工具欄”的“Filter：” 域中輸入） 。 六、實驗數據及結果分析1、記錄實驗中 PC1、PC2、PC3 和 PC4 的網絡連接。PC1PC2PC3PC4步驟1步驟3IP地址28192.168.1

16、1.2子網掩碼默認網關無28545454 【分析】PC1 在步驟 1 和步驟 3 中是否與 PC2、PC3、PC4 在一個 IP 子網中？ 為什么？ 在步驟一中PC1和PC2，3，4都不在一個子網內，在步驟二中PC1和PC2在同一個子網內。因為在路由器未開啟的情況下，只有同在一個子網的主機能相互通信，而我們實驗的現象說明了以

17、上的結論。2、記錄實驗中 PC1 的 ping 通信結果。 步驟 目的主機 PING 回應信息 能否通信 1 PC2 步驟目的主機PING回應信息能否通信1PC2Request timed out.否3PC2Reply from 能PC3Request timed out否PC4Request timed out否Destination specified is invalid否55Ping request could not find host 55否Destination s

18、pecified is invalid否55Request timed out否Destination specified is invalid否Reply from 能0Reply from 0能55Request timed out否9PC2Reply from 能10PC3Reply from 能11PC4Reply from 能12本子網內不存在的主機Request timed

19、 out否3、記錄實驗中 PC1、PC2、PC3、PC4、R1 和 R2 的 ARP 緩存表項： 步驟 6：使用“show arp”命令查看 R1 和 R2 當前的 ARP 緩存表IP地址MAC地址InterfaceR154cc-00-12-24-00-00FastEthernet0/054R254cc-01-12-24-00-00FastEthernet0/054步驟 8：使用“arp a”命令查看清空操作后 PC1PC4 的 ARP 緩存表IP地址MAC地址InterfacePC1No ARP

20、Entries FoundPC2No ARP Entries FoundPC3No ARP Entries FoundPC4No ARP Entries Found步驟 9：PC1 ping PC2 后，R1、R2 和 PC1PC4 的 ARP 緩存表IP地址MAC地址InterfaceR154cc-00-12-24-00-0000-0c-29-e1-eb-96FastEthernet0/0R25454cc-01-12-24-00-00cc-00-12-24-00-00FastEthernet0/0

21、PC1 00-0c-29-e1-eb-96 - 0x2PC2 00-0c-29-02-6f-ca - 0x2PC3No ARP Entries FoundPC4No ARP Entries Found步驟 10：PC1 ping PC3 后，R1、R2 和 PC1PC4 的 ARP 緩存IP地址MAC地址InterfaceR15454cc-00-12-24-00-0000-0c-29-e1-eb-96cc-01-12-24-0

22、0-00FastEthernet0/0R25454cc-01-12-24-00-00cc-00-12-24-00-0000-0c-29-0c-dc-20FastEthernet0/0PC1 00-0c-29-e1-eb-96 - 0x2PC2 00-0c-29-02-6f-ca - 0x2PC3 54 00-0c-29-c4-ee-eacc-01-12-24-00-00192.16

23、8.22.3 - 0x2PC4 00-0c-29-0c-dc-20 - 0x2步驟 11：PC1 ping PC4 后，R1、R2 和 PC1PC4 的 ARP 緩存表IP地址MAC地址InterfaceR15454cc-00-12-24-00-0000-0c-29-e1-eb-96cc-01-12-24-00-00FastEthernet0/0R25454cc-01-12-24-

24、00-00cc-00-12-24-00-0000-0c-29-0c-dc-2000-0c-29-c4-ee-eaFastEthernet0/0PC154 cc-00-12-24-00-00 - 0x2PC2 00-0c-29-02-6f-ca - 0x2PC354 cc-01-12-24-00-00 - 0x2PC454 cc-01-12-24-00-00 - 0x2步驟 12：PC1 ping 本子網內

25、一臺不存在的主機后，PC1 的 ARP 緩存表IP地址MAC地址InterfacePC1 00-0c-29-e1-eb-96 - 0x2【分析】 1）每臺 PC 的 ARP 緩存表中能否有其它 IP 子網中 PC 的地址映射？為什么？ 不能，因為其他子網的PC與該主機通信時是通過路由的轉發，所以PC只能記錄轉發路由端口的MAC地址而不能記錄其他子網PC地址的映射。 2）在實驗中 PC2 的 ARP 緩存表中能否會有其默認網關 54 的地址 映射？為什么？ 不會，因為PC2未進行對其他子網的PC的ARP請求，不會得到轉發路由

26、端口的地址映射。 3）如果步驟 11 中出現了某條 ARP 表項消失的情況，原因可能是什么？ 可能是超時衰老了。 4、記錄步驟 9、步驟 10、步驟 11、步驟 12 中捕獲的分組信息： 步驟 9 ；PC1 ping PC2 子網AARP請求以太幀頭源地址00-0c-29-e1-eb-96目的MACff-ff-ff-ff-ff-ff-ffARP分組發方MAC00-0c-29-e1-eb-96目標MAC00-00-00-00-00-00發方IP目標IPARP響應以太幀頭源地址00-0c-29-02-6f-ca目的MAC00-0c-29-e1-eb-

27、96ARP分組發方MAC00-0c-29-02-6f-ca目標MAC00-0c-29-e1-eb-96發方IP目標IPICMP回送請求以太幀頭源MAC00-0c-29-02-6f-ca目的MAC00-0c-29-e1-eb-96IP分組頭源IP目的IPICMP回送應答以太幀頭源MAC00-0c-29-e1-eb-96目的MAC00-0c-29-02-6f-caIP分組頭源IP目的IP子網B無子網C無步驟 10 ；PC1 ping PC3 子網AARP請

28、求以太幀頭源地址00-0c-29-02-6f-ca目的MACff-ff-ff-ff-ff-ff-ffARP分組發方MAC00-0c-29-02-6f-ca目標MAC00-00-00-00-00-00發方IP目標IP54ARP響應以太幀頭源地址cc-00-12-24-00-00目的MAC00-0c-29-02-6f-caARP分組發方MACcc-00-12-24-00-00目標MAC00-0c-29-02-6f-ca發方IP54目標IPICMP回送請求以太幀頭源MAC00-0c-29-02-6f-ca

29、目的MACcc-00-12-24-00-00IP分組頭源IP目的IPICMP回送應答以太幀頭源MAC00-0c-29-02-6f-ca目的MACcc-00-12-24-00-00IP分組頭源IP目的IP子網BARP請求以太幀頭原地址cc-01-12-24-00-00目的MACff-ff-ff-ff-ff-ff-ffARP分組發方MACcc-01-12-24-00-00目標MAC00-00-00-00-00-00發方IP54目標IPARP響應以太幀頭原地

30、址00-0c-29-0c-dc-20目的MACcc-01-12-24-00-00ARP分組發方MAC00-0c-29-0c-dc-20目標MACcc-01-12-24-00-00發方IP目標IP54ICMP回送請求以太幀頭源MACcc-01-12-24-00-00目的MAC00-0c-29-0c-dc-20IP分組頭源IP目的IPICMP回送應答以太幀頭源MAC00-0c-29-0c-dc-20目的MACcc-01-12-24-00-00IP分組頭源IP目的IP192.168

31、.11.4子網CICMP回送請求PPP幀頭地址0xffIP分組頭源IP目的IPICMP回送回復PPP幀頭地址0xffIP分組頭源IP目的IP步驟 11 ；PC1 ping PC4 子網AARP請求以太幀頭源地址00-0c-29-02-6f-ca目的MACff-ff-ff-ff-ff-ff-ffARP分組發方MAC00-0c-29-02-6f-ca目標MAC00-00-00-00-00-00發方IP目標IP54ARP響應以太幀頭源地址cc-00-12-2

32、4-00-00目的MAC00-0c-29-02-6f-caARP分組發方MACcc-00-12-24-00-00目標MAC00-0c-29-02-6f-ca發方IP54目標IPICMP回送請求以太幀頭源MAC00-0c-29-02-6f-ca目的MACcc-00-12-24-00-00IP分組頭源IP目的IPICMP回送應答以太幀頭源MAC00-0c-29-02-6f-ca目的MACcc-00-12-24-00-00IP分組頭源IP目的IP子網BARP

33、請求以太幀頭原地址cc-01-12-24-00-00目的MACff-ff-ff-ff-ff-ff-ffARP分組發方MACcc-01-12-24-00-00目標MAC00-00-00-00-00-00發方IP54目標IPARP響應以太幀頭原地址00-0c-29-0c-dc-20目的MACcc-01-12-24-00-00ARP分組發方MAC00-0c-29-0c-dc-20目標MACcc-01-12-24-00-00發方IP目標IP54ICMP回送請求以太幀頭源MACcc-01-12-24-00-00目的MAC00-0c-29-0c-dc-20IP分組頭源IP目的IPICMP回送應答以太幀頭源MAC00-0c-29-0c-dc-20目的MACcc-01-12-24-00-00IP分組頭源IP192