计算机网络实验网络层分片实验

实验五网络层分片实验

【实验目的】

1、通过IP 协议分析掌握因特网网际协议工作原理;

2、理解IP 分片过程及其数据报头的变化；

【实验内容】

1、捕获IP 报文, 分析IP 数据包报文头格式,。

2、捕获分片的IP 报文,查看其字段的变化规律,掌握IP 数据包分片过程。

【实验原理】

每一个数据链路层都会有自己的帧格式，在这个格式中有一个字段是“数据字段最大长度”，当数据包封装成帧时，要求数据包的总长度必须小于这个数据字段的最大长度，这个数据字段最大长度也称为MTU，不同的数据链路层协议均有其不同的MTU值，以太网的MTU值为1500，这意味着，当我们的网络是基于以太网时，IP报文的总长度不可以超过1500字节。但是IP数据包定义的最大长度为65535，这和数据链路层的MTU值是一个矛盾，当IP数据包封装总长度超过数据链路层MTU值时，就需要对IP包进行分片。

分片后的数据包之所以在到达目的端后能够进行重组，主要得益于IP报头中的3个与分片重组有关的三个字段。

标志：标志字段长度为16比特，这16比特标志位用于标识从源主机发出的数据包，在源主机有一个计数器，当IP协议发送数据包时，将计

数器中的数字复制到标识字段中，并把这个计数器的值加1，如此循环往

复，从而能够保证每个IP包都具有唯一的标识数，当一个IP包需要进行

分片时，就将此标识字段的值复制到所有的分片中，所以，从一个IP包

得到的所有分片都具有相同的标志字段。而目的端则知道具有相同标识

字段的IP包需要进行重组。

标识：长度为3比特，第一个比特保留待以后使用，第二位为不分片位，当此值为1时，表示此数据包不可被分片，如果不分片无法经物理网

络进行转发，就丢弃数据包，并向源主机发送ICMP差错报文，当此值为0

时，侧在需要时将此数据包进71计算机网络协议原理实验教程行分片，

第三位是分片末位标识，如果此值为1，表示此分片后还有分片，若此值

为0，则表示这已是最后一个分片。

分片偏移：长度为13比特，此字段表示分片在整个IP报中的相对位置，以8字节为度量单位，因为分片偏移字段只有13比特长度，能表示的

最大数值为8191。

在目的端，根据标志、标识、分片偏移，可以很方便的将分片数据包进行重组。【实验步骤】

步骤一：捕获一个IP 数据包，分析其数据包格式。并按教材P216 页土4-13 的格式填好相应得信息并对主要字段说明解释：

步骤二：发送大包进行捕获分析

1、在PC1 上用命令ping 192.168.1.254 –l 2000 发送2000 比特的大包到192.168.1.254。

2、在PC1 上用命令ping 192.1681.254 –l 5000 发送5000 比特的大包到192.168.1.254。

版本号：4 首部长

度：5 服务类型：0X00 数据报长度：60

16比特标识：0X43A4

标志：0 13比特片位移：0 寿命：128 上层协议：1 首部校验和：0X722F

32比特源IP 地址：192.168.1.159

32比特目的IP 地址：192.168.1.254

选项：无

数据：abcdefghijklmnopqrstuvwabcdefghi

3、2 上开启协议分析软件，捕获数据包并进行分析，如下图所示。

从上图是从PC2 上连续捕获到的两个报文。从报文可以看到其中以太网帧头部分均为相同源目的MAC 地址，其他IP 报头字段，除和分片有关的标识、标志、分段偏移以及校验和外，其他字段都相同。从协议分析仪中可以看到，捕获报文中：

◆标识字段：0X49D1，标识字段用于和IP 地址一起唯一标识一个IP包，因此，

属于同一个IP 包的分片具有相同的标识字段。

◆标志：长度为 1 位，表示此数据包不可分片。

◆分段偏移：长度为13位，表示这个分片在原数据包中的相对位置，在第一个

数据片中的此字段为0，在第二个数据包中，此分片为B9，转化为10 进制数字为185，表示的偏移位置是185*8=1480，表示第二个分片偏移量1480 比特，即第一个分片长度为1480 比特。

【思考问题】

结合实验过程中的实验结果，回答下列问题：

1、在什么情况下会出现出现数据包分片？

答：每一个数据链路层都会有自己的帧格式，在这个格式中有一个字段是“数据字段最大长度”，当数据包封装成帧时，要求数据包的总长度必须小于这个数据字段的最大长度，这个数据字段最大长度也称为MTU，不同的数据链路层协议均有其不同的MTU值，以太网的MTU值为1500，这意味着，当我们的网络是基于以太网时，IP报文的总长度不可以超过1500字节。但是IP 数据包定义的最大长度为65535，这和数据链路层的MTU值是一个矛盾，当IP 数据包封装总长度超过数据链路层MTU值时，就需要对IP包进行分片。

2、数据包进行分片时，第一个数据包的大小是多少，和链路类型是什么关系？

答：第一片数据包的大小是1480字节。如果一个链路层帧的MTU越大，那么第一个数据包的长度越大。