齐鲁工业大学计算机网络实验指导(2015)

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实验 3 TCP/UDP 协议分析实验
一、实验目的
理解 TCP 协议包格式和工作原理，如 TCP 建链拆链的三次握手机制和捎带 应答机制等；
理解 UDP 协议包格式；
二、实验内容
ftp 应用系统通信过程中 TCP 协议分析； net send 应用系统通信过程中 UDP 协议分析。
三、实验原理、方法和手段
（1）UDP 报文格式
UDP Source Port (16) Message Length (16)
UDP Destination Port (16) UDP Checksum (16) DATA
（2）TCP 报文格式
Source Port (16)
Destination Port (16)
在主机 A 的 DOS 仿真环境下，运行 ping B.B.B.B 命令向主机 B 发送 echo
请求报文，在主机 B 联网和未联网两种情况下，捕获 ICMP 请求数据包
与应答数据包（如有），记录并分析各字段的含义，并与 ICMP 数据包格
式进行比较；
表 1：ICMP 报文格式
实验项 ICMP 包字段名称
发送者 IP 地址(0~1 字节)
发送者 IP 地址(2~3 字节)
目的硬件地址(0~1 字节)
目的硬件地址(2~5 字节)
目的 IP 地址(0~3 字节)
操作类型：1—ARP 请求；2—ARP 响应；3-- RARP 请求；4—RARP 响应；
四、实验条件
（1）报文捕获工具 Wireshark 协议分析软件；
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《计算机网络》实验指导书
实验 1、 ARP 协议分析实验 .................................................................................................3 实验 2、 IP/ICMP 协议分析实验 ..........................................................................................6 实验 3、 TCP/UDP 协议分析实验 ........................................................................................9 实验 4A、路由器模拟环境实现子网连接………………………………………………….13 实验 4B、真实网络环境路由配置实验…………………………………………………….22
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齐鲁工业大学 网络协议分析实验
本实验主要包括 ARP 协议分析实验、TCP 协议与 UDP 协议分析实验，属于验 证类实验，内容包括同一子网内两台机器间的 ARP 协议的工作过程、不同子网上 的两台机器间的 ARP 协议工作过程、TELNET 与 FTP 通信时 TCP 协 议 的 工 作 过 程以及 net send 进行消息通信时 UDP 协议的工作过程，通过本实验，使学生 更好地理解 ARP 协议、ICMP 协议、IP 协议、TCP 协议、UDP 协议等的数据包格式 与工作原理。
二、实验内容
ARP 请求报文与应答报文格式； 同一子网内两台机器间的 ARP 协议的工作过程； 不同子网上的两台机器间的 ARP 协议工作过程。
三、实验原理、方法和手段
（1） ARP 请求报文与应答报文格式
硬件类型
协议类型
硬件地址长度
协议地址长度
操作
发送者硬件地址(0~3 字节)
ห้องสมุดไป่ตู้
发送者硬件地址(4~5 字节)
个子网内的两台计算机；
在主机 A 上启动报文捕获工具，指定源 IP 地址为主机 A 的地址，目的
IP 地址为主机 B 的地址，分析开关为 UDP 协议；
在主机 A 的 DOS 仿真环境下，运行 net send 命令向主机 B 发送一个 UDP
消息（格式：net send 主机名 消息内容），捕获 UDP 数据包，记录并分
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分析各字段的含义，并与 IP 数据包格式进行比较；
表 2：IP 报文格式
实验项 IP 包字段名称
值
1
2
3
…
含义
六、思考题
（1）为什么运行 ping 127.0.0.1 时，不能捕获到 ICMP 报文？如果运行 ping 本 机 IP 地址能收到报文吗？ （2）能否在 WINDOWS 操作系统下进行设置，使得主机收到 ICMP 报文后不响 应呢？
后退出 ftp，捕获通信过程中的 TCP 数据包，记录并分析各字段的含义，
重点理解 TCP 协议连接建立与拆除的握手过程，并与 TCP 数据包格式
进行比较;
表 3：FTP 通信过程中的 TCP 包格式
实验项
TCP 包字段名称
值
1
2
3
含义
…
（2）UDP 协议分析
主机 A（IP 地址为 A.A.A.A）与主机 B（IP 地址为 B.B.B.B）属于同一
个子网内的两台计算机；
在主机 A 上启动报文捕获工具，指定源 IP 地址为主机 A 的地址，目的
IP 地址为主机 B 的地址，分析开关为 TCP 协议；
从主机 A 上向远程 FTP 服务器发起 FTP 连接并登录（建议在命令行状
态下链接 FTP 服务器），并将 A 机的一个文件传输到 FTP 服务器上，然
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在主机 A 上启动 Wireshark 抓包工具准备捕获 A 与 C 之间的数据通信报 文，然后在主机 A 上的 DOS 命令提示符下运行：Ping 210.44.144.144 ，， 并做如下工作： 4、在捕获的报文中找出主机 A 和主机 C 之间通讯的 ARP 询问请求报文和 应答报文； 5、分析 ARP 请求及应答报文的各字段，包括源、目的以太网地址、源、 目的 IP 地址、数据报文类型。
（1）同一子网内两台机器间的 ARP 协议的工作过程 主机 A（IP 地址为 A.A.A.A）与主机 B（IP 地址为 B.B.B.B）属于同一 个子网； 在主机 A 上的 DOS 命令提示符下运行 arp –d 命令，清空主机 A 的 ARP 高速缓存； 在主机 A 上的 DOS 命令提示符下运行 arp –a 命令，检查主机 A 的 ARP 高速缓存区，此时 ARP 缓存区应为空； 在主机 A 上启动 Wireshark 抓包工具准备捕获 A 与 B 之间的数据通信报 文，然后在主机 A 上的 DOS 命令提示符下运行：Ping B.B.B.B ，并做 如下工作： 1、在捕获的报文中找出主机 A 和主机 B 之间通讯的 ARP 询问请求报文和 应答报文； 2、分析 ARP 请求及应答报文的各字段，包括源、目的以太网地址、源、 目的 IP 地址、数据报文类型。 在主机 A 上的 DOS 命令提示符下运行 arp–a 命令，3、检查 ARP 高速 缓存中的内容是否发生变化，分析原因。
（2）应用协议环境 每个学生机的 PC 机（安装 Windows xp 操作系统）处于同一个 LAN，远程
登录 Ftp 服务器（ftp://210.44.144.89 、用户名/密码均为：student ）。 （3）学员分组
一人一组。
五、实验步骤
（1）TCP 协议分析
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主机 A（IP 地址为 A.A.A.A）与主机 B（IP 地址为 B.B.B.B）属于同一
同一个 LAN。
五、实验步骤
（1）ICMP 协议分析
主机 A（IP 地址为 A.A.A.A）与主机 B（IP 地址为 B.B.B.B）属于同一
个子网内的两台计算机；
在主机 A 上启动报文捕获工具，指定源 IP 地址为主机 A 的地址，目的
IP 地址为主机 B 的地址，分析开关为 ICMP 协议；
的地址是否相同，分析其原因。 9、观察实验过程中捕获网络上的多个 ARP 应答帧，观察这些帧的以太网目
的地址是否相同，分析其原因。
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实验 2 IP/ICMP 协议分析实验
一、实验目的
理解 IP 协议包格式； 理解 ICMP 协议包格式。
二、实验内容
PING 应用系统通信过程中 ICMP 协议、IP 协议分析。
（2）应用协议环境
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每个学生的 PC 机（安装 Windows xp 或者 Windows 2000 操作系统）处于同 一个 LAN，主机 A 为本人机器，主机 B 为你邻座同学机器，另外有一个服务器 （学校的 WEB 服务器，地址：210.44.144.144）处于另外一个网络。
五、实验步骤
（2）不同子网上的两台机器间的 ARP 协议工作过程 主机 A（IP 地址为 A.A.A.A）与主机 C（IP 地址为 210.44.144.44）为不 在同一个子网内的两台计算机； 在主机 A 上的 DOS 命令提示符下运行 arp –d 命令，清空主机 A 的 ARP 高速缓存； 在主机 A 上的 DOS 命令提示符下运行 arp –a 命令，检查主机 A 的 ARP 高速缓存区，此时 ARP 缓存区应为空；
值
含义
1 2
3 …
（2）IP 协议分析 主机 A（IP 地址为 A.A.A.A）与主机 B（IP 地址为 B.B.B.B）属于同一 个子网内的两台计算机； 在主机 A 上启动报文捕获工具，指定源 IP 地址为主机 A 的地址，目的 IP 地址为主机 B 的地址，分析开关为 IP 协议； 在主机 A 的 DOS 仿真环境下，运行 ping B.B.B.B 命令向主机 B 发送 echo 请求报文，在主机 B 联网和未联网两种情况下，捕获 IP 数据包，记录并
析各字段的含义，并与 UDP 数据包格式进行比较;（注意：必须启动
Messenger 信使服务，方法：点击“控制面板－性能和维护－管理工具－
服务”，找到 Messenger 并启动它）
在主机 A 的 DOS 仿真环境下，运行 net send 命令向本机所在工作组中
在主机 A 上的 DOS 命令提示符下运行 arp–a 命令，6、检查 ARP 高速 缓存中的内容是否发生变化，分析原因。
7、比较（1）和（2）两实验中得到的 ARP 报文，有何不同？ 分析产生 二者区别的原因是什么？
六、思考题
结合实验过程中的实验结果，回答下列问题： 8、观察实验过程中捕获网络上的多个 ARP 请求帧，观察这些帧的以太网目
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（3）TCP 连接建立三次握手过程
Host A
SYN=1, Seq_no = x
SYN=1, Seq_no = y, ACK=1, Ack_no = x+1
Host B
Seq_no = x+1, ACK=1, Ack_no = y+1
连接建立三次握手机制
四、实验条件
（1）报文捕获工具 Wireshark 协议分析软件;
注意事项： 前四部分按照实验指导书上写即可，第五部分实验步骤部分应严格按照指导 书给出的顺序操作，并对提问部分（蓝色黑体字部分）给出回答（以实验结果拷 屏加文字说明的形式回答），第六部分可直接给出回答。
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实验 1 ARP 协议分析实验
一、实验目的
理解 IP 地址与 MAC 地址的对应关系； 理解 ARP 协议报文格式； 理解 ARP 协议的工作原理与通信过程。
Sequence Number (32)
Acknowledgment Number (32)
Data Reserved Offset (6) (4) Checksum (16)
UGR ACK PSH RST SYN FIN Window (16)
Urgent Pointer (16)
Options (0 or more 32 bit words + padding) DATA
三、实验原理、方法和手段
（1）ICMP 报文格式
8 bits
8bits
报文类型
报文编码
16bits 校验和
16bits field1
16bits field2
（2）IP 报文格式
32bits field3
四、实验条件
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（1）报文捕获工具 Wireshark 协议分析软件;
（2）应用协议环境 每个学生机的 PC 机（安装 Windows xp 或者 Windows 2000 操作系统）处于