网络实验报告

网络实验报告[实验目的]研究生计算机网络实验是为计算机专业的研究生开设的一门实践性课程,我们希望通过本实验使同学们能够基本张掌握计算机网络协议的实现方法和有关仪器的使用.[实验一] ARP&INARP协议的实现[实验二] Ping 的实现一.INARP协议的基本描述这一协议描述了ARP协议的扩展功能，它允许一台工作站根据一给定的硬件地址来请求其对应的软件地址。

它适用于已经建立好PVC联接且具有DLCI地址的帧中继主机，但不知道另一端协议地址。

也适用于其他具有类似环境的网络。

其中操作码：InARP request = 8InARP reply = 9除了InARP并不发送广播之外，基本的InARP操作与ARP类似。

请求方主机填好自己的硬件地址和协议地址，再填入已知的目标硬件地址，将目标协议地址置零。

用RFC1294规定好的格式封装好包后，直接送给目的主机。

收到一个InARP请求后，主机将请求包中的源协议地址和源硬件地址写入自己的ARP Cache 中，然后针对每一个InARP请求发出一个InARP回应，其中目的地址为InARP请求包的源地址，而源地址为自己的硬件和协议地址。

如果此时不能应答，则扔掉InARP请求。

在一定的情况下，由InARP请求而写入ARP Cache的数据会过时。

InARP请求是在PVC激活后发送的，每30秒更新一次。

二.ARP协议的基本描述传统的ARP协议是主要针对以太网这样的广播协议的，当网络层协议决定好了将下一个包从哪个端口发出后，需要有一个地址解析模块将目的协议地址转换成目的硬件地址。

然后将包转给链路层。

这个地址解析的工作由ARP协议来定义。

协议格式如下：ar$hrd 16 bits 硬件类型ar$pro 16 bits 协议类型ar$hln 8 bits 硬件地址长度 (n)ar$pln 8 bits 协议地址长度 (m)ar$op 16 bits 操作码ar$sha nbytes 源端硬件地址ar$spa mbytes 源端协议地址ar$tha nbytes 目的端硬件地址ar$tpa mbytes 目的端协议地址其中操作码：arp request = 1arp reply = 2ARP请求方将自己的硬件地址和协议地址填入源端硬件地址和源端协议地址后，填写好目的协议地址，然后向本网段广播此ARP请求。

收到ARP请求的主机首先将ARP请求包中的源端协议地址是否已经在自己的ARP Cache 中了，如果是则更新相应表项的硬件地址。

然后察看ARP请求包中的目标协议地址是否是自己，如果不是则不作进一不处理，如果是则将〈源端硬件地址，源端协议地址〉写入自己的ARP Cache并发送ARP响应包。

本实验由于是在帧中继网络环境下，所以ARP的请求包不是广播方式发出，而是拷贝到每条PVC中发出的。

三.Ping的基本描述IP协议并不能保证绝对的可靠,所以就设计了ICMP协议,进行差错报告.ICMP 消息使用IP头作为基本控制.IP头的格式如下0 1 2 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|Version| IHL |Type of Service| Total Length |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| Identification |Flags| Fragment Offset |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| Time to Live | Protocol | Header Checksum |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| Source Address |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| Destination Address |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+Version=4IHL Internet头长Type of Service = 0Total Length IP包的总长度Identification, Flags, Fragment Offset 用于IP包分段Time to Live IP包的存活时长Protocol ICMP = 1Addresses 发送Echo消息的源地址是发送Echo reply消息的目的地址,相反,发送Echo 消息的目的地址是发送Echo reply消息的源地址.Ping实际上是使用ICMP中的ECHO报文来实现的.Echo 或 Echo Reply 消息格式如下:0 1 2 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| Type | Code | Checksum |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| Identifier | Sequence Number |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| Data ...+-+-+-+-+-Typeecho消息的类型为8echo reply 的消息类型为0.Code=0Checksum为从TYPE开始到IP包结束的校验和Identifier如果 code = 0, identifier用来匹配echo和echo reply消息Sequence Number如果 code = 0, identifier用来匹配echo和echo reply消息功能描述:收到echo 消息必须回应 echo reply 消息.identifier 和 sequence number 可能被发送echo的主机用来匹配返回的echo reply消息.例如: identifier 可能用于类似于TCP或UDP的 port 用来标示一个会话, 而sequence number 会在每次发送echo请求后递增.收到echo的主机或路由器返回同一个值与之匹配四.数据结构1.pvc管理结构,相当于ARP_CACHEstruct PVC {int state; //虚电路状态:UP 或DOWNWORD dlci; //虚电路标示BYTE ip_addr[4]; //此条虚电路对端的IP地址int ttl; //arp表项更新计时器int AS_state; //arp表项状态:AS_FREE 、AS_PENDING 、AS_RESOLVED };2.线路管理结构struct LINE {int state; //线路状态struct PVC pvc[MAX_PVC_NUM]; //线路所包含的虚电路};3.RFC1294要求的封装struct SNAP_HEAD {BYTE UI;BYTE Pad;BYTE NLPID;BYTE OUI[3];WORD PID;};4.ARP包格式struct ARP_PACKET {struct SNAP_HEAD head; //SNAP头WORD hwtype; //硬件类型WORD prtype; //协议类型BYTE hln; //硬件地址长度BYTE pln; //协议地址长度short op; //操作码WORD sha; //源端硬件地址BYTE spa[4]; //源端协议地址WORD tha; //目的端硬件地址BYTE tpa[4]; //目地端协议地址};5.IP包格式struct ip {BYTE Ver_ihl; //版本号与包头长度BYTE TOS; //服务类型WORD Leng; //IP包长度WORD Id; //IP包标示,用于辅助IP包的拆装,本实验不用,置零WORD Flg_offset; //偏移量,也是用于IP包的拆装,本实验不用,置零BYTE TTL; //IP包的存活时间BYTE Protocol; //上一层协议,本实验置ICMPWORD Checksum; //包头校验和,最初置零,等所有包头都填写正确后,计算并替换.BYTE Saddr[4]; //源端IP地址BYTE Daddr[4]; //目的端IP地址BYTE Data[1]; //IP包数据};6.ICMP包格式struct icmp {BYTE Type; //ICMP类型,本实验用8: ECHO 0:ECHO REPL Y BYTE Code; //本实验置零WORD Checksum; //ICMP包校验和,从TYPE开始,直到最后一位用户数据,如果为字节数为奇数则补充一位WORD ID; //用于匹配ECHO和ECHO REPL Y包WORD Seq; //用于标记ECHO报文顺序BYTE Data[1]; //用户数据};7.消息格式,用于线程间消息传递struct Message {BYTE Type; //消息来源: Keyboard,Receiver,TimerWORD Leng; //消息总长度BYTE Card; //网卡号BYTE Line; //线号struct Message *Next; //指针指向下一条消息BYTE Info[1]; //消息内容};五.总体设计消息机制:采用信号量:在未处理消息队列中用到一个samephore和一个mutex分别用于线程与主程序之间的协作和如队时的互斥.在已处理消息队列中用到一个samephore用于主程序与发线程的协作.时钟机制:时钟线程运行时sleep一秒后,向主程序发送消息,主程序响应作相应的处理.六.详细设计1．main2. 网卡处理程序3.键盘消息处理4.计时处理5.数据处理[程序特点]1．较灵活功能，包括参数设置，IP 地址修改，ARP 表状态显示，调测开关等2．系统稳定，结构合理 检查arp_cache 中的合法表项,如果计时到则发送Inarp_request检查ping_timer,如果计时到则显示超时.如果SEQ<5则继续发ping 包Arp 包?填写arp_cache如果是arp 或Inarp 请求,则发送响应IP 包?如果是echo_reply显示reply 信息.如果SEQ<5继续发送Ping 包如果是Echo 请求,则发送reply[未解决问题]一ping包的响应时间慢，从标准终端到实验终端ping包的响应达120多ms,.而从实验终端到标准终端的响应只有1或2ms. 可能原因：1.队列处理所用时间过长.2.信号量控制上效率不高.3.此程序是应用级的,而不是系统级的程序,语言效率不高.二ping只做了基本功能,向目标IP发送4个ping包,等待回音,计算超时。