TCPIP协议实验指导书-200910

电子科技大学通信学院

《TCP/IP协议》

实验指导书

杨宁编写

2009年10月

目录

实验拓扑说明 (1)

实验1：IP分组交付和ARP协议 (2)

实验2：排错工具－Ping和Trace (8)

实验3：FTP中的TCP传输服务 (14)

实验4：RIP协议的路由更新 (18)

实验5：OSPF协议的多区域特性 (23)

附录1：dynamips与dynagen软件 (29)

附录2：Wireshark软件 (34)

附录3：协议数据报文格式 (35)

实验拓扑说明

为了减少其他网络通信对实验现象和实验数据的干扰，本课程实验1～3使用Dynamips和VMware Workstation模拟构建如下所示的一个虚拟实验拓扑，其中子网A 和子网B的拓扑结构是固定的，网络云的拓扑结构则随各个具体实验需求而变化。

PC1: DHCP PC2: 192.168.11.2 PC3: 192.168.22.3 PC4: 192.168.22.4 Server:192.168.22.253

实验拓扑中的所有路由器均由Dynamips软件模拟实现，计算机PC1、PC2、PC3和PC4是由VMware Workstation软件实现的Windows XP虚拟机，Server是由VMware Workstation软件实现的Windows Server 2003虚拟机，以太网Ethernet1和Ethernet2由提供集线器功能的虚拟网卡VMnet1和VMnet2模拟实现。

实验1：IP分组交付和ARP协议

【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

【预备知识】

1、IP地址、MAC地址、子网和掩码的概念

2、掩码运算：确定IP网络（或子网）及其范围

3、以太网原理和帧结构

【实验原理】

IP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协议找出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协议找出下一跳站点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。

【实验内容】

R1 F0/0 = 192.168.11.254，S1/0 = 192.168.12.1 R2 F0/0 = 192.168.22.254，S1/0 = 192.168.12.2

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VMnet2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/目的IP地址与源/目的MAC地址的特征，理解IP子网对IP分组交付的影响。

【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、255.255.255.25

5、192.168.11.0、

192.168.11.255、127.0.0.0、127.0.0.1、127.0.0.10、127.255.255.255，记录并分析

ping的结果。

5、启动Dynamips Server，然后运行，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