分析ARP及IP协议实验报告

一、实验目的:

 

1.学会使用PacketTracer进行包跟踪及数据包协议格式分析。

2.理解ARP工作机制,熟悉ARP协议格式。

3.熟悉典型的IP协议格式。

4.理解IP分段机制。

 

二、实验环境:

 

装有cisco packet tracer student的电脑。

 

三、实验内容:

(写出主要的内容)

(一)实验步骤

1、PacketTracer5.3或以上版本)打开文件31_ARP&IP_Testing.pkt.pkt。注意:Router1Eth1/0MTU1420Byte,其余均为1500Byte

2、分析ARP的工作原理。

1)在Realtime模式下,尽量清除所有设备(PC机及路由器)中的ARP缓存信息,对于不能清除(有些路由器中的ARP缓存信息不能清除)的记录下相关缓存信息。

注:PC机中查看ARP缓存的命令为arp –a,清除ARP缓存的命令为arp –d。

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路由器中查看ARP缓存的命令为Router#show arp,清除的命令为Router#clear arp-cache。

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(2)在simulation模式下,由PC(1.10)PC(1.20)发送一个Ping包,观察包(ICMPARP)的传递过程,同时注意相关PC机、路由器的ARP缓存变化情况,记录下相关信息,并对其中的ARP包进行协议格式分析。注意:在Filter中同时选中ICMPARP

转换器

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(3)重复(2)一次,观察结果有何不同,分析原因。

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4)在simulation模式下,由PC(1.10)PC(3.11)发送一个Ping包,观察包的传递过程,同时注意相关PC机、路由器的ARP缓存变化情况,记录下相关信息,并对其中的ARP包进行协议格式分析。

1.

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2.

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3.

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4.

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5.

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5)重复(4)一次,观察结果有何不同,分析原因。

答:数据包不再发送给其他PC机,直接用PC1.10经过交换机0经过Router1再经过交换机1PC3.11,能ping成功。

6)试分析此时,由PC(1.20)PC(12.12)发送一个Ping包的处理过程,并验证之。

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7)总结ARP工作机器,包括什么时候启动ARPAPR高速缓存更新机制、ARP数据包协议格式,

①寻找其他路由器下的网络地址的时候启动

②在源信息设备发送信息的时候,会在相应的高速缓存中查找,如果找不到,那么就不发送,在这之后会发送ARP

③通过查看各个ARP表,发现都是相邻设备的IP地址相应的MAC地址记录,没有其他网络的MAC地址的。

3、IP协议格式分析:在simulation模式下,PC(1.10)PC(3.11)发送一个Ping包(开始几次有可能失败,试分析原因),从其中随机取几个包,分析该包的MAC首部及IP首部信息,特别注意该包进入该设备及离开该设备时相关信息的变化情况注意:在Filter中仅选中ICMP或者仅选中IP

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4IP分段机制分析。

1)在Realtime模式下,PC(1.10)PC(12.12)发送一个Ping包。(试分析此步骤的作用)

 

确认PC1,10)向PC12,12)是否ping

2)在simulation模式下,PC(1.10)PC(12.12)发送一个自定义Ping包(长度为2000字节),跟踪数据包的流动情况,特别注意:该包在PC(1.10)出来时是否进行了分段,该包在Router1出来时是否进行了分段,该包在Router2出来时是否进行了重组,该包到达PC(12.12)后是否进行了重组,回复的Ping命令包是否在PC(12.12)处进行了分段,回复的Ping命令包是否在Router2出来时进行了分段。在每一处发生了分段的地方,观察包中与分段有关的几个字段的信息(数据包长度、标识号、标志、偏移值),并记录下必要的信息。

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该包在PC1,10)出来时进行了分段,在Router1出来时进行了分段,该包在Router2出来时进行了重组,该包到达PC12,12)后进行了重组,回复的ping命令包在PC1212)处进行了分段,回复的ping命令包是在Router2出来时进行了分段。

3)总结IP分段的条件与方法。

4.测试TTL的作用。

1)在Realtime模式下,PC(1.10)PC(12.12)发送一个Ping包。

 

2)在simulation模式下,PC(1.10)PC(12.12)发送一个自定义Ping包(长度为32字节,TTL的值为1),跟踪数据包的流动情况,观察TTL的值的变化情况,并记录下必要的信息。

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3)在simulation模式下,PC(1.10)PC(12.12)发送一个自定义Ping包(长度为32字节,TTL的值为2),跟踪数据包的流动情况,观察TTL的值的变化情况,并记录下必要的信息。

TTL的值由2减少到1,然后一直保持不变。

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4)在simulation模式下,PC(1.10)PC(12.12)发送一个自定义Ping包(长度为32字节,TTL的值为3或更大),跟踪数据包的流动情况,观察TTL的值的变化情况,并记录下必要的信息。

TTL的值由3一直减一减一地减少

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5)总结TTL的变化规律及其作用。

;TTL表示一个IP数据包能够经过的最大的路由器跳数,TTL字段是由IP数据发送端处设置,每个处理该数据包的路由器都需要将 其TTL的值减一,当路由器接收到一个TTL的值为0的数据包时,路由器会将其丢弃。TTL的作用是为了防止1个IP数据包网络中循环的流动。

5.进行其它你认为必要的测试。

(二)实验后应能回答的问题

1.关于ARP协议:

(1)ARP请求数据包内容是什么,ARP应答数据包内容是什么?

ARP请求数据包内容是:请求主机的IP地址、硬件地址,目的主机的IP地址。

ARP应答数据包内容是:响应主机的IP地址、硬件地址。

(2)ARP协议的工作方式是怎样的?比如:谁发出ARP请求,谁回复ARP应答。

(3)什么时候会调用ARP?调用ARP时是希望获取谁的MAC地址?比如:在不考虑高速缓存影响的情况下,PC(1.10)访问PC(1.30)时,会调用ARP吗,若调用ARP是用来获得谁的MAC地址;PC(1.10)访问PC(3.22)呢;PC(1.10)访问PC(12.12)呢。

2.关于ARP高速缓存:

(1)ARP高速缓存中每条记录包含哪些信息?

答:ARP高速缓存里面有本局域网上的各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表,这些都是该主机目前知道的一线地址。

(2)什么时候会向ARP高速缓存中添加记录,添加的记录是什么?

答:经过路由器的时候

(3)ARP高速缓存可以起到什么样的作用,是如何起作用的?

答:下次再要访问ARP高速缓存中的IP地址的主机时,不需要再次发送ARP请求去获取MAC地址。直接从高速缓存中读取就可以了。可以有效缓解链路的压力。

3.关于IP协议:

(1)IP数据包中MAC首部及IP首部的格式是怎样的,相关信息是如何获得的?

答:IP数据包中MAC首部包括固定部分和可变部分,固定部分包括有版本,首部长度,区分服务,总长度,标识,标志,片偏移。

(2)若PC(1.10)用IP包传输信息到PC(12.12),整个过程中MAC首部及IP首部中哪些信息会发生变化,是如何发生变化的?

4.关于IP分片与重组:

(1)什么条件下,在什么地方会发生IP分片?比如:当PC(1.10)向PC(12.12)发送一个长度为2000字节(包括IP首部,但不包括MAC首部)时,在哪些地方会发生分片;若是PC(12.12)向PC(1.10)发送数据呢。

答:在路由器分片。

(2)一个IP数据包如何进行分片?比如:分片时哪些信息会被继承,哪些信息会发生改变;如何识别同一个IP数据包的多个分片;如何对同一个IP数据包的多个分片进行排序。

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