电子科技大学
实
验
报
告
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日期：2014  年10  月31  日实验项目名称：IP分组交付和ARP协议
报告评分：教师签字：
一、实验原理
子网中使用一个32比特的掩码来标识一个IP地址的网络/子网部分和主机部分。将IP 地址和掩码进行“位与”运算后可以得到该IP地址所在IP子网的子网地址，结合掩码中0比特个数可以确定该IP子网的IP地址空间范围。根据IP地址所在IP子网的子网地址及其掩码，可以判断这些IP地址是否属于同一个IP子网。 IP地址空间中定义了一些特殊地址：
网络/子网地址：标识一个IP网络或子网。
直接广播地址：表示该分组应由特定网络上的所有主机接收和处理。  受限广播地址：表示该分组应由源所在网络或子网上的所有主机接收和处理。  本网络上本主机地址：表示主机自己。
环回地址：用来测试机器的协议软件。
IP分组被交付到最终目的地有两种不同的交付方式：直接交付和间接交付。交付时首先通过路由选择技术确定交付方式：如果IP分组的目的与交付者在同一个IP网络上，就直接交付该分组至目的站点；如果IP分组的目的与交付者不在同一个IP网络上，就间接交付该分组至下一个路由器（即下一跳站点）。
在以太网上，IP分组是封装在以太帧中发送的，因此发送时除了要有接收站的IP地址（IP分组中的目的IP地址）外，还需要接收站的MAC地址（以太网帧中的目的MAC地址）。ARP协议（RFC 826）实现了IP地址（逻辑地址）到MAC地址（物理地址）的动态映射，并将所获得的映射存放在ARP高速缓存表中。
不同的交付方法将导致不同的ARP解析操作，获取不同的目的物理地址。直接交付时，交付者直接将IP分组交付给该分组的目的站点，因此交付者使用ARP协议出IP分组中目的IP地址对应的物理地址。间接交付时，交付者需要将IP分组交付给下一跳站点，而不是该IP分组的目的端，因此交付者使用ARP协议出下一跳站点IP地址对应的物理地址。
IP网络是一个逻辑网络，一个物理网络可以被逻辑划分成若干个IP网络。两个IP网络之间的通信必须经由路由器中继，未经路由器互连的两个IP网络即使在同一物理网中也不能通信。主机的默认网关地址就是连接该主机所在IP网络的路由器接口的IP地址。
二、实验目的
1、掌握IP子网划分技术、IP地址分配原则，以及特殊IP地址的特征和作用
2、理解掌握直接交付与间接交付IP分组过程中的路由选择、ARP解析和以太网封装技术
3、分析子网划分对IP分组交付的影响
三、实验内容
实验拓扑中VMware虚拟机PC1、PC2、PC3和PC4分别位于由提供集线器功能的虚拟网卡VMnet1和VM
net2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之间通过PPP链路互联。R1、R2、PC2、PC3和PC4的网络连接均已配置。
实验者首先在PC1上配置其网络连接，并配合通信测试命令（ping）来检验特殊IP地址的用途以及IP子网设置对同一物理网内计算机间通信的影响，从而理解并掌握子网地址、子网广播地址和主机地址的概念、特征与用途。
然后在PC1上使用ping命令分别进行IP子网内通信和IP子网间通信，通过ARP缓存表操作命令、Dynamips软件的分组捕获功能以及Wireshark软件的捕获分组查看功能，分析IP分组的直接交付、间接交付操作和路由器的作用，掌握ARP协议的工作原理，以及IP 分组投递过程中源
四、实验器材（设备、元器件）
PC电脑一台
五、实验步骤
1、依次启动VMware Workstation中TCPIP组内的虚拟机PC1、PC
2、PC3和PC4，使用ipconfig命令查看并记录这4台PC的网络连接信息，在PC1上ping PC2的IP地址，记录并分析ping的结果。
2、设置PC1的子网掩码为255.255.255.0，然后将其IP地址分别设为
192.168.11.0、192.168.11.255，记录并分析设置结果。
3、根据实验拓扑中的各子网信息以及步骤1中记录的PC2、PC3、PC4的网络连接信息，配置PC1的IP地址、子网掩码和默认网关，使得PC1能够ping通PC2，并在PC1上分别ping PC3和PC4的IP地址，记录并分析ping的结果。
4、在PC1上分别ping以下8个IP地址：
0.0.0.0、255.255.255.255、192.168.11.0、192.168.11.255、127.0.0.0、127.0.0.1、1 27.0.0.10、127.255.255.255，记录并分析ping的结果。
5、启动Dynamips Server，然后运行lab1，在Dynagen窗口中提示符“=>”后依次输入以下命令启动路由器R1和R2，并进入其
CLI： => start R1 => start R2 => con R1 => con R2
6、分别在R1的CLI提示符“R1>”后以及R2的CLI提示符“R2>”后输入“show arp”命令查看并记录两台路由器当前的ARP缓存表，例： R1> show arpR2> show arp
tcpip协议所提供的服务分别位于7、在Dynagen窗口中提示符“=>”后依次输入以下命令捕获子网A、子网B和子网C中的分组：
=> captureR1f0/0 a.cap => captureR2 f0/0 b.cap => captureR2s1/0 c.cap PPP
8、分别在PC1、PC2、PC3、PC4上使用命令“arp -d *”清空四台PC上的ARP缓存表，然后使用命令“arp -a”查看并记录清空操作后的ARP缓存表。
9、在PC1上ping PC2的IP地址，记录ping回应信息。ping结束后分别在
PC1、PC2、PC3、PC4上使用命令“arp -a”、在R1和R2的CLI上使用命令“show arp”查看并记录四台PC和两台路由器的ARP缓存表。
10、在PC1上ping PC3的IP地址，记录ping回应信息。ping结束后分别在
PC1、PC2、PC3、PC4上使用命令“arp -a”、在R1和R2的CLI上使用命令“show arp”查看并记录四台PC和两台路由器的ARP缓存表。
11、在PC1上ping PC4的IP地址，记录ping回应信息。ping结束后分别在
PC1、PC2、PC3、PC4上使用命令“arp -a”、在R1和R2的CLI上使用命令“show arp”查看并记录四台PC和两台路由器的ARP缓存表。
12、在PC1上ping子网A内一台不存在主机的IP地址，记录ping回应信息。ping结束后在PC1上使用命令“arp -a”查看并记录其的ARP缓存表。
13、在Dynagen窗口中提示符“=>”后依次输入以下命令停止捕获子网A、子网B和子网C中的分组：
=> no captureR1f0/0 => no captureR2 f0/0 => no captureR2s1/0
14、用Wireshark软件查看并分析捕获的分组文件（a.cap、b.cap和c.cap）中的ARP和ICMP分组，查看过滤条件为“arp || icmp”（在Wireshark主窗口界面“过滤工具栏”的“Filter：”域中输入）。
15、实验结束后，按照以下步骤关闭实验软件、上传实验数据、还原实验环境：
（1）关闭R1、R2的CLI窗口，在Dynagen窗口中提示符“=>”后依次输入以下命令关闭Dynagen窗口，然后再关闭Dynamips Server窗口： => stop /all => exit
（2）将PC1的网络连接设置为“自动获得IP地址”，然后依次关闭PC1、PC2、PC3和PC4，关闭VMware窗口；
（3）运行lab1所在目录下的“reset.bat”文件。
六、实验数据及结果分析
1、记录实验中PC1、PC
2、PC3和PC4的网络连接。
PC1
步骤1步骤3PC2PC3PC4
IP地址192.168.1
57.128
192.16.11
.1
192.168.11
.
2
192.168.22
.3
192.168.22.
4
子网掩码255.255.2
55.0
255.255.2
55.0
255.255.25
5.0
255.255.25
5.0
255.255.255
.0
默认网关192.168.1192.168.1192.168.11192.168.11192.168.11.
1.254  1.254.254.254254
【分析】PC1在步骤1和步骤3中是否与PC2、PC3、PC4在一个IP子网中？为什么？
2、记录实验中PC1的ping通信结果。
步骤目的主机PING回应信息能否通信
1PC2Destination host
unreachable
否
PC2
Reply from
192.168.11.2:bytes=32
Time<1ms TTL=128
能
PC3Destination host
unreachable
否
3
PC4Destination host
unreachable
否
0.0.0.0Destination specified is
invalid
否
255.255.255.255Ping request could not
find host
255.255.255.255.Please
check the name and try
again.
否
192.168.11.0Destination specified is
invalid
否
192.168.11.255Request time out.否
127.0.0.0Destination specified is
invalid
否
127.0.0.1
Reply from
127.0.0.1:bytes=32
Time<1ms TTL=128
能
127.0.0.10
Reply from
127.0.0.10:bytes=32
Time<1ms TTL=128
能
4
127.255.255.255Request timed out否
9PC2
Reply from
192.168.11.2:bytes=32
Time<1ms TTL=128
192.168.11.2:bytes=32
Time<1ms TTL=128
能
10PC3
Reply from
192.168.22.3:bytes=32
Time<1ms TTL=128
192.168.11.2:bytes=32
Time<1ms TTL=128
能
11PC4
Reply from
192.168.22.4:bytes=32
Time<1ms TTL=128
192.168.11.2:bytes=32
Time<1ms TTL=128
能

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