ICMP&RIP协议全面实验分析详解

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目录

☀️| 一、实验目的

☀️| 二、实验环境

☀️| 三、实验原理

⭐️静态路由与动态路由

⭐️RIP协议简介

⭐️RIP报文格式

☀️| 四、实验内容

⭐️练习1——静态路由与路由表

⭐️练习2——领略动态路由协议RIPv2

⭐️练习3——RIP的计时器

☀️| 五、实验结果

⭐️练习1:静态路由与路由表

⭐️练习2:领略动态路由协议RIPv2

⭐️练习3:RIP的计时器

☀️| 六、思考题

⭐️RIP协议有何特点

⭐️观察RIP报文,说明其首部有哪些字段


☀️| 一、实验目的

  • 掌握路由协议的分类,理解静态路由和动态路由
  • 掌握动态路由协议RIP的报文格式、工作原理及工作过程
  • 掌握RIP计时器的作用

☀️| 二、实验环境

  • 吉林中软计算机网络教学平台
  • 每6台计算机为一个实验组。
  • 使用网络拓扑三,如图4-1所示。
    • 按照图中所示配置各主机的IP地址,构成三个网络。
    • 各主机的子网掩码均为255.255.255.0。
    • 主机A的默认网关设为192.168.1.1。
    • 其它主机不设默认网关,即为空。

ICMP&RIP协议全面实验分析详解_第1张图片

图4-1 网络拓扑三


☀️| 三、实验原理

⭐️静态路由与动态路由

  • 巨大的互联网是由许多小网络组成的,这些小网络使用路由器连接起来。在从源点到终点的通信过程中,数据包可能经过多个路由器,直到到达连接目的网络路由器为止。
  • 路由器从一个网络接收数据包,并把数据包转发到另一个网络。一个路由器通常和多个网络相连。当路由器收到数据包时,它应当将数据包转发到哪一个网络取决于路由表的信息。
  • 路由表可以是静态的也可以是动态的,静态路由拥有静态的路由表,动态路由拥有动态的路由表。静态路由表的路由信息是管理员设置的,并由管理员手动进行更新。动态路由表的路由信息是随着互联网的变化而自动更新的。现在只要互联网中有一些变化,路由器就应该尽快的更新路由表,所以现在互联网中的路由器大多使用动态路由表。例如,某条链路不能正常工作了,路由器就应该找到另一条路由,并把路由表进行更新。
  • 由于互联网需要动态路由表的支持,因此就产生了多种路由选择协议。路由选择协议是一些规则和过程的组合。规则使得路由器之间能够共享它们所知道的互联网情况和邻站信息,而过程用来合并从其它路由器收到的信息。

⭐️RIP协议简介

  • RIP(路由信息协议)是应用较早、使用较普遍的内部网关协议,适用于小型同类网络,是典型的距离向量路由协议。
  • RIP通过广播UDP协议520端口封装成的报文来交换路由信息,默认每30秒发送一次路由信息更新报文。RIP提供跳跃计数(hop count)作为尺度来衡量路由距离,跳跃计数是一个数据报到达目标设备所必须经过的路由器数目。RIP最多支持的跳数为15,即在源和目的网络之间所要经过的最多路由器的数目为15,跳数16表示不可达。
  •  RIP协议的特点:

仅和相邻路由器交换信息。

交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息,即自己的路由表。

按固定的时间间隔交换路由信息,例如:每隔30秒交换路由信息。

⭐️RIP报文格式

RIP报文的格式如下图所示:

ICMP&RIP协议全面实验分析详解_第2张图片

图4-2 RIP报文格式

  • 命令:这个8位字段指明报文的类型,1表示请求报文,2表示响应报文。
  • 版本:这个8位字段定义版本,1表示RIPv1,2表示RIPv2。
  • 地址族ID:这个16位字段定义所使用的协议系列。值为2时表示TCP/IP协议族。
  • 网络地址:这个字段定义目的网络的地址。RIP给这个字段已分配了14字节,可用于任何协            议。但是,现在IP只使用4字节。地址的其余部分应填入0。
  • 距离:这个32位字段定义从发送报文的路由器到目的网络的跳数。

☀️| 四、实验内容

⭐️练习1——静态路由与路由表

  1. 各主机打开协议分析器,进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确性,如果通过拓扑验证,关闭协议分析器继续进行实验,如果没有通过拓扑验证,请检查网络连接。
  2. 练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。
  3. 主机A、B、C、D、E、F在命令行下运行“route print”命令,察看路由表,并回答以下问题:  路由表由哪几项组成?
  4. 从主机A依次ping 主机B(192.168.2.1)、主机C、主机E(192.168.2.2)、主机E(192.168.3.1),观察现象,记录结果。通过在命令行下运行route print命令,察看主机B和主机E路由表,结合路由信息回答问题:主机A的默认网关在本次练习中起到什么作用?记录并分析实验结果,简述为什么会产生这样的结果?

表4-1  实验结果

是否ping通?

原因

主机A---主机B

(192.168.2.1)

主机A---主机C

主机A---主机E

(192.168.2.2)

主机A---主机E

(192.168.3.1)

5. 主机B和主机E启动静态路由

  • (1)主机B与主机E在命令行下使用“staticroute_config”命令来启动静态路由。
  • (2)在主机B上,通过在命令行下运行route add命令手工添加静态路由(“route add 192.168.3.0 mask 255.255.255.0 192.168.2.2 metric 2”)。
  • (3)在主机E上,也添加一条静态路由(“route add 192.168.1.0 mask 255.255.255.0 192.168.2.1 metric 2”)。
  • (4)从主机A依次ping主机B(192.168.2.1)、主机E(192.168.2.2)、主机E(192.168.3.1),观察现象,记录结果。
  • (5)通过在命令行下运行route print命令,察看主机B和主机E路由表,结合路由信息回答问题:记录并分析实验结果,简述手工添加静态路由在此次通信中所起的作用。

表4-2  实验结果

表4-2

是否ping通?

原因

主机A---主机B

(192.168.2.1)

主机A---主机E

(192.168.2.2)

主机A---主机E

(192.168.3.1)

  6. 在主机B上,通过在命令行下运行route delete命令(“route delete 192.168.3.0”);在主机E上,运行route delete命令(“route delete 192.168.1.0”)删除手工添加的静态路由条目。简述静态路由的特点以及路由表在路由期间所起到的作用。

⭐️练习2——领略动态路由协议RIPv2

  1. 本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。
  2. 在主机A、B、C、D、E、F上启动协议分析器,设置过滤条件(提取RIP和IGMP),开始捕获数据。
  3. 主机B和主机E启动RIP协议并添加新接口:
        (1)在主机B上启动RIP协议:在命令行方式下输入“rip_config” 。
        (2)在主机E上启动RIP协议:在命令行方式下输入“rip_config”。
        (3)添加主机B的接口:
        ①  添加IP为192.168.1.1的接口:在命令行方式下输入“ rip_config 本地连接 enable”。
        ②  添加IP为192.168.2.1的接口:在命令行方式下输入“rip_config 本地连接2 enable”。
        (4)添加主机E的接口:
        ①  添加IP为192.168.2.2的接口:在命令行方式下输入“rip_config 本地连接 enable”。
        ②  添加IP为192.168.3.1的接口:在命令行方式下输入“rip_config 本地连接2 enable”。
  4. 所有主机人员通过协议分析器观察报文交互,直到两台主机的路由表达到稳定态。
        ●  如何判定路由表达到稳定态?
        ●  在主机B、E上使用“netsh routing ip show rtmroutes”察看路由表,记录稳定状态下主机B和主机E的路由表条目。
  5. 主机B和主机E在命令行下输入命令“recover_config”,停止RIP协议。观察协议分析器报文交互,并回答问题:
        ●  IGMP报文在RIP交互中所起的作用是什么?
        ●  通过以上5步,绘制主机B和主机E的RIP交互图(包括IGMP报文)。

⭐️练习3——RIP的计时器

  1. 本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。
  2. 在主机A、B、C、D、E、F上重新启动协议分析器,设置过滤条件(提取RIP),开始捕获数据。
  3. 主机B和主机E重启RIP协议并添加新接口(同练习二的步骤2),同时设置“周期公告间隔”为20秒。
    1. 在主机B命令行方式下,输入“rip_config 本地连接 updatetime 20”、“rip_config本地连接2 updatetime 20”。
    2. 在主机E命令行方式下,输入“rip_config本地连接updatetime 20”、“rip_config 本地连接2  updatetime 20”。
    3. 所有主机人员用协议分析器察看报文序列,并回答问题:
          ●  将“周期公告间隔”设置为0秒可以吗?为什么操作系统对“周期公告间隔”有时间上限和时间下限?上限和下限的作用是什么?
          ●  通过协议分析器,比较两个相邻通告报文之间的时间差,是20秒吗?如果不全是,为什么?
  4. 将“路由过期前的时间”设置为30秒。
    1. 在主机B命令行方式下,输入“rip_config本地连接updatetime 20”、“rip_config 本地连接2  updatetime 20”。
    2. 在主机E命令行方式下,输入“rip_config本地连接updatetime 20”、“rip_config 本地连接2  updatetime 20”。
    3. 禁用主机E的192.168.2.2的网络连接。在30秒内观察主机B的路由条目变化,并回答问题:
          ●  简述“路由过期计时器”的作用是什么?
  5. 恢复主机E的192.168.2.2的网络连接。
  6. 主机B和主机E在命令行下输入命令“recover_config”,停止RIP协议。路由条目变化,并回答问题

☀️| 五、实验结果

⭐️练习1:静态路由与路由表

(1)结果截图

ICMP&RIP协议全面实验分析详解_第3张图片

ICMP&RIP协议全面实验分析详解_第4张图片

ICMP&RIP协议全面实验分析详解_第5张图片

(2)结果分析

      路由表项中有:Destination(目的网络),Netmask(子网掩码),GetWay(网关地址),Interface(接口),Metric(距离)

主机B与主机E未启动静态路由时:

是否ping通

原因

主机A-主机B

(192.168.2.1)

主机A和主机B的一个接口在同一个网段下,A 向询问B,B知道自己的接口是192.168.2.1所以可达

主机A-主机C

主机B知道去往192.168.2.0网段要走接口192.168.2.1,可是主机C无法找到192.168.1.0的网段所以不通

主机A-主机E(192.168.2.2)

主机B知道去往192.168.2.0网段要走接口192.168.2.1,可是主机E无法找到192.168.1.0的网段所以不通

主机A-主机E

(192.168.3.1)

主机B无192.168.3.0的路由表项

主机B与主机E启动静态路由时:

是否ping通

原因

主机A-主机B

(192.168.2.1)

主机A和主机B的一个接口在同一个网段下,A 向询问B,B知道自己的接口是192.168.2.1所以可达

主机A-主机E

(192.168.2.2)

主机A访问192.168.2.0的网段时经过主机B,主机B的另一个接口在192.168.2.0的网段下,可以做转发,同时E知道去192.168.1.0的网段要走192.168.2.2,所以可达,即主机B有去192.168.2.0的路由表项,主机E有去192.168.1.0的路由表项

主机A-主机E(192.168.3.1)

主机A访问192.168.3.0的网段时经过主机B,主机B的主机B有去192.168.3.0的路由表项,主机E有去192.168.1.0的路由表项因此可以ping通

  • 主机A的默认网关在本次练习中起到什么作用为:A的默认网关相当于主机B的ip地址,本地主机用于向其他 IP 网络转发 IP 数据报的 IP 地址。
  • 路由表在路由期间所起到的作用为:静态路由是一种特殊的路由,由网络管理员采用手工方法在路由器中配置而成。这种方法适合在规模较小、路由表也相对简单的网络中使用。它比较简单,容易实现;可以精确控制路由选择,改进网络的性能;减小路由器的开销,为重要的应用保证带宽。但对于大规模的网络而言,如果网络拓扑结构发生改变或网络链路发生故障,用手工的方法配置及修改路由表,对管理员会形成很大压力。每台运行 TCP/IP 的计算机根据 IP 路由表的决定作出路由决定。

⭐️练习2:领略动态路由协议RIPv2

(1)结果截图

ICMP&RIP协议全面实验分析详解_第6张图片

(2)结果分析

  • 稳定态判断方法:方法1:主机A ping主机E,若ping通则路由表达到稳定态; 方法2:如果主机B的路由条目中出现192.168.3.0网络的信息,同时主机E  的路由条目中出现192.168.1.0网络的信息,则路由表达到稳定态
  • IGMP报文在RIP交互中起到的作用为:(1)启动RIP协议的路由器受限使用IGMP组成员报告报文加入多播组,从而减轻以后RIP交互报文对网络的负载。  (2)加入多播组(发送IGMP组成员报告报文)-->路由信息请求(发送RIP请求报文)-->路由信息应答(发送RIP应答报文)。

⭐️练习3:RIP的计时器

(1)结果截图

ICMP&RIP协议全面实验分析详解_第7张图片

(2)结果分析

  • 不可以设置为0;对“周期公告间隔” 有时间限制是对发送更新报文时 机的一种权衡。上限是限制更新报文发送过于频繁,增加网络负载;下限是  确保路由信息得到及时更新。
  • 两个相邻通告报文之间的时间差不全是20秒,不全是,虽然指定的时间为20秒,但工作模式是使用在15到25之间 的一个随机数。这是为了避免出现任何可能的同步,因而可防止在互联网上  由于路由器都同时更新而引起的过载
  • 路由过期计时器”的作用是:管理路由的有效性。如果网络出现问题,并且在分配的时间内没有收到更新报文,那么这个路由器就被认为是过期了,而路由的跳数就设置为16,这表示目的端不可达。  4、恢复主机E的192.168.0.1的网络连接。

☀️| 六、思考题

⭐️RIP协议有何特点

(1)仅和相邻路由器交换信息。

(2)路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息,即自己的路由表。

(3)按固定的时间间隔交换路由信息。


⭐️观察RIP报文,说明其首部有哪些字段

字段名

长度

含义

command

8比特

标识报文的类型:1:∶Request报文,向邻居请求全部或部分路由信息;2:Reponse报文,发送自己全部或部分路由信息,—个Response报文中最多包含25个路由表项。

version

8比特

RIP的版本号:1: RIP-12:RIP-2

Must be zero

16/32比特

必须为零字段。

AFI (Address familyidentifier)

16比特

地址族标识,其值为2时表示P协议。对于Request报文,此字段值为0.

IPAddress

32比特

该路由的目的IP地址,可以是自然网段的地址,也可以是子网地址或主机地址。

Metric

32比特

路由的开销值。对于Request报文,此字段值为16。

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