两台PC机之间数据包发送过程

两台PC机之间数据包发送过程

目录

第一章：实验准备

1.1：实验目的 (2)

1.2：实验介绍 (2)

第二章：正式实验

2.1：PC1与PC2的IP在同一网段，不设置网关 (8)

2.2：PC1与PC2的IP不在同一网段，不设置网关 (11)

2.3：PC1与PC2的IP不在同一网段，网关为对方的IP地址 (13)

2.4：Linux之间的IP不在同一网段，网关为对方的IP地址 (15)

第一章：实验准备

1.1 实验目的：

了解两台PC机之间数据包封装的过程。

1.2 实验介绍：

该实验拓扑图如下所示：

1. TCP/IP协议栈与数据包的封装：

TCP/IP网络协议栈分为应用层、传输层、网络层和网络链路层四层。如下图所示：

两台计算机通过TCP/IP协议通讯的过程如下所示：

传输层及其以下的机制由内核提供，应用层由用户进程提供，应用程序对通讯数据的含义进行解释，而传输层及其以下处理通讯的细节，将数据从一台计算机通过一定的路径发送到另一台计算机。应用层数据通过协议栈发到网络上时，每层协议都要加上一个数据首部（header），称为封装（Encapsulation），如下图所示：

不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段（segment），在网络层叫做数据报（datagram)，在链路层叫做帧（frame）。数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部，最后将应用层数据交给应用程序处理。

1.1具体分析封装的过程：

设备接口IP地址子网掩码

PC1有线网卡10.1.13.222 255.255.255.0 PC2有线网卡10.1.13.34 255.255.255.0

PC1机IP信息：

PC2机IP信息：

PC1pingPC2连通性如下图所示：

1.2数据封装的过程大致如下：

1.从pc1的应用层向pc2发出一个ping请求，生成数据。

2.请求下到pc1的传输层，传输层在上层数据前面加上tcp报头，

报头中包括目标端口为23,以及一个大于1024，小于65535的随机端口作为源端口。

3.传输层数据下到网络层，pc1在网络层封装，源ip地址为pc1地址，目标ip地址为pc2地址。

4.pc1将pc2的ip地址和子网掩码与自己做比对，可以发现pc2与自己处于相同的子网。所以数据传输不必经过网关设备。

5.数据包下到pc1的数据链路层进行封装，源mac地址为pc1的mac地址，目标mac地址查询自己的arp表。

6.pc1把帧转换成bit流，从物理接口发出。

7.pc2接收到这个数据帧，查看帧的目标mac地址，和自己相等，说明该帧是发送给自己的，于是将二层帧头解开。

8.pc2查看三层包头，只要目标ip地址和自己匹配，即解开第三层封装。

9. pc2查看传输层报头，目标端口为23,pc2向上层应用查看自己是否开启了端口为23的上层服务。若开启则把传输层报头解封装后将数据送往上层。

第二章正式实验

2.1 PC1与PC2的IP地址在同一网段，不设置网关

1)实验目的：

探索两台直连同网段PC之间的通信过程

2)实验环境:

两台pc直连，IP地址配为同一网段，不配网关。

Pc1的IP配置：

Pc2的IP配置：

3)过程分析

Pc1去访问pc2，首先pc1用源ip、目的ip与本地子网掩码做与运算，得到网络位，判断源ip与目的ip是否在同一网段，本实验都为10.1.13.0/24的网段，pc1知道pc2和自己在同一网段后，为了得到pc2的Mac地址，pc1发送ARP查寻包，pc2收到ARP查询包后，给pc1返回ARP应答包，将自己的Mac地址告诉pc1，pc1知道了pc2的ip地址和Mac地址后，就可以将数据包封装然后发给pc2.

4）实验过程

PC1pingPC2：

Data ICMP 源ip：10.1.13.222 源Mac：pc1的Mac

目的ip：10.1.13.34目的Mac：？

在封装到以太帧头时，由于不知道目的Mac地址，封装失败，需要先查本地的ARP缓存.

本地ARP缓存中没有pc2的Mac地址，需要发送ARP查询包，查询10.1.13.34的Mac地址，这是一个广播包，在同网段的所有主机都会收到.

Pc2收到ARP查询包后，在其中发现了自己的ip地址，知道这是在查寻自己的Mac地址，然后返回给pc1一个ARP应答包

Pc1知道了pc2的MAC地址后，就可以将数据包封装，发给pc2

2.2 PC1与PC2的IP地址不在同一网段，不设置网关

1）实验目的

探索两台直连pc间的通信过程，不同网段。

2）实验环境

两台pc直连，不同网段，不配网关。

Pc1的IP配置

Pc2的IP配置

3）过程分析

Pc1去访问pc2，首先pc1用源ip、目的ip与本地子网掩码做与运算，得到网络位，判断源ip与目的ip是否在同一网段，pc1为10.1.13.222/24，pc2为10.1.12.34/24不在同一网段，需要将包封装后发给网关，目的ip为pc2，目的Mac为网关的Mac，因为网关不存在，所以封装失败，包不能发出。

4）实验过程

PC2pingPC1：

封装过程

Data ICMP 源ip：10.1.13.222

目的ip：10.1.12.34 源Mac：pc1的Mac 目的Mac：网关

由于网关不存在，数据包不能封装，无包发出。

2.3. PC1与PC2的IP地址不在同一网段，网关设置为对方的IP地址

1）实验目的

探索两台直连pc间的通信过程，不同网段，配网关

2）实验环境

两台pc直连，不同网段，配网关