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第四章Network Layer and Routing
4.1 IP协议分析
4.2 ICMP协议分析
4.3 DHCP协议分析
4.4 NAT协议分析
tcp ip协议下载4.1 IP协议分析
在这个实验里，我们将研究IP协议，通过执行traceroute程序来分析IP数据包发送和接收的过程。我们将研究IP数据包的各个字段，详细学习IP数据包的分片。
一、捕获traceroute
为了产生一个IP数据包，我们将使用traceroute程序来向一些目的地发送不同大小的数据包，这个软件我们在第一个实验已作过简单的尝试了。
但我们试图在IP头部首先发送一个或者更多的具有TTL的数据包，并把TTL的值设置为1；然后向同一个目的地发送一系列具有TTL值为2的数据包；接着向同一个目的地发送一系列具有TTL值为3的数据包等等。路由器在每次接收数据包时消耗掉一个TTL，当TTL达到0时，路由器将会向源主机返回一个ICMP的消息（类型为11的TTL溢出），这样一个TTL值为1的数据包将会引起路由器从发送者发回一个ICMP的TTL溢出消息产生一跳，TTL值为2的数据包发送时会引起路由器产生两跳，TTL值为3的数据包则会引起路由器产生3跳。基于这种方式，主机可以执行traceroute观察ICMP 的TTL溢出消息，记录每个路由器的ICMP的溢出消息的源IP地址，即可标识出主机和目的地之间的所有路由器。
我们要运行traceroute让它发送多种长度的数据包，由Windows提供的tracert程序不允许改变由tracert程序发送的ICMP的回复请求消息的大小，在Windows下比较好的一个是pingplotter，它可以在以下网站下载共享版本（现在已下载好存在c:\ins）：www.pingplotter/
安装pingplotter标准版（这是一个30天的试用期），通过对你所喜欢的站点执行一些traceroute来熟悉这个工具。ICMP回复请求消息的大小可以在pingplotter中设置：Edit-> Options->Packet，在packet size字段中默认包的大小是56字节。pingplotter发送一系列TTL值渐增的包时，Trace时间间隔的值和间隔的
个数在pingplotter中能够设置。按下面步骤做：1．打开Ethereal，开始包捕获，然后在Ethereal包捕获的选择屏幕上点击OK；
2．开启pingplotter，然后在“Address to Trace”窗口输入目的地目标的名字：student.nbu.edu
在“# of times to Trace”区域输入3。然后选择Edit-> Options->Packet，确认在packet size字段的值为56，点OK。然后按下Trace按钮。你看到的pingplotter窗口类似如下：
3.接下来，发送一组具有较长长度的数据包，通过Edit->Options->Packet在包大小区域输
入值为2000，点OK。接着按下Resume按钮；
4.再发送一组具有更长长度的数据包，通过Edit->Options->Packet在包大小区域输入值为
3500，点OK。接着按下Resume按钮；
5.然后我们停止Ethereal tracing；
二、观察捕获的数据
你应该能看到由你的电脑和通过中间的路由器返回到你的电脑里的ICMP的TTL溢出消息所发送的ICMP序列，把这些数据保存出来。然后回答以下问题：
Q1.选择你的电脑所发送的第一个ICMP请求消息，在包详细信息窗口扩展包的Internet
协议部分。你的电脑的IP地址是多少？
Q2.在IP包头部，上层协议区域的值是多少？
Q3.IP头部有多少字节？IP数据包的有效载荷是多少字节？解释你是怎样确定有效载荷的数量的？
Q4.这个IP数据包被分割了吗？解释你是怎样确定这个数据包是否被分割？
接下来单击列名按IP源地址排序数据包，选择你的电脑发送的第一个ICMP请求消息，扩展显示IP协议的数据。
Q5.在包捕获列表窗口，你能看到在第一个ICMP下的所有并发的ICMP消息吗？
Q6.往同一IP的数据包哪些字段在改变，而且必须改变？为什么？哪些字段是保持不变的，而且必须保持不变？
Q7.描述一下在IP数据包的Identification字段的值是什么样的？
接下来到通过最近的路由器发送到你的电脑去的ICMP的TTL溢出回复的系列，回答以下问题：
Q8.Identification字段和TTL字段的值是多少？
Q9.所有的通过最近的路由器发送到你的电脑去的ICMP的TTL溢出回复是不是值都保持不变呢？为什么？
接下去研究一下分片，先按时间顺序排序数据包，出在pingplotter中把包的大小改成2000后，你的电脑所发送的第一个ICMP请求消息。回答以下问题：
Q10.那个消息是否传送多于一个IP数据包的分片？看第一个被分割的IP数据包的片段，在IP头部有什么信息指出数据包已经被分割？在IP头部有什么信息指出这是否是第一个与后面片段相对的片段？这个IP数据包的长度是多少？
Q11.看被分割的IP数据包的第二个片段。在IP头部有什么信息指出这不是第一个数据包片段？有更多的片段吗？你是怎么知道的？和上一个分片的长度加起来是2000吗？
Q12.哪个字段在第一个和第二个片段之间的IP头部改变了？Identification变了吗？
再出在pingplotter中把包的大小改成3500后，你的电脑所发送的第一个ICMP请求消息。回答以下问题：
Q13.从原始的数据包中产生了多少片段？片偏移分别为多少？
Q14.在片段之中IP头部哪些字段改变了？Identification变了吗？
4.2 ICMP协议分析
在这个实验中，我们将探索ICMP协议，如由Ping程序产生的ICMP消息、由Traceroute 程序产生的ICMP消息和ICMP消息的格式与内容等。
一、ICMP与Ping
按以下步骤进行：
1.让我们进入Windows命令行提示符；
2.开启Ethereal Network Analyzer，开始捕捉数据包；
3.在MS-DOS命令行下输入：
ping –n 10 student.nbu.edu
参数“-n 10”说明需要发送10个ping消息。
4.当Ping程序终止后，停止用Ethereal捕获包。
我们可以看到源端发出了10个查问包并收到了10个响应，可以对每一个响应源端计算往返时间（RTT），也不妨计算一下这10个包平均RTT。在第一个实验中作过类似的操作，让我们现在先看一下Ethereal捕获的包。
先用“icmp”作为关键字过滤，注意到包列表显示出20个包：源端发出的10个Ping询问和收到的10个Ping响应。另外注意到源端的IP地址是形如192.168.X.X的私有地址，目的地的IP地址是student.nbu.edu的Web服务器的地址。现在让我们展开由客户端发出的第一个包，在上图中包内容区提供了这个包的信息。我们看到包内的IP数据包有协议号01（这是ICMP的协议号），这说明这个IP数据包承载的是一个ICMP包。
然后我们展开ICMP协议部分的信息，我们观察到这个ICMP包的Type为8而Code 为0，这称为一个ICMP“请求”包。我们还注意到这个ICMP包中包括一个checksum、一个identifier 和一个sequence number。
把数据保存出来后，回答下面的问题：
Q1.你主机的IP地址是什么？远程主机的IP地址是什么？
Q2.为什么一个ICMP包没有源和目标端口号？
Q3.检查由你主机发送的一个Ping请求包。ICMP type和code是多少？这个ICMP包包含了哪些其他的字段？Checksum、sequence number和identifier字段的值各为多少？
Q4.检查相应的Ping回应包，ICMP type和code是多少？这个ICMP包包含了哪些其他的字段？Checksu
m、sequence number和identifier字段的值各为多少？
二、ICMP与Traceroute
现在让我们捕获由Traceroute程序产生的ICMP包以便继续我们的实验，我们将采用Windows自带的tracert程序，按以下步骤进行：
1.进入Windows命令提示符；
2.开启Ethereal Network Analyzer，开始捕捉数据包；
3.在MS-DOS命令行下输入：
tracert student.nbu.edu
4.当Traceroute程序终止后，停止用Ethereal捕获包。
在运行结束后我们可以看到对每一个TTL值，源端发出了三个探测包。Traceroute显示了每一个探测包的RTT值，以及返回ICMP TTL耗尽消息的路由器的IP地址（也可能包括名称）。
下图的Ethereal窗口则显示了由一个路由器返回的ICMP包。注意这个ICMP error包（TTL 溢出包）和IC
MP Ping消息相比多了许多字段。
将捕获的数据保存后，完成以下问题：
Q5.你主机的IP地址是什么？远程主机的IP地址是什么？
Q6.检查ICMP echo包，它和前半部分实验中的ICMP ping查问包有否不同？如有，具体在何处？
Q7.检查ICMP error包，它的类型是什么，code是什么。它和echo包相比有更多的字段，这些字段中包含了什么？

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