实验三 网际协议IP

实验三网际协议IP 【实验目的】

1. 掌握IP数据报的报文格式

2. 掌握IP校验和计算方法

3. 掌握子网掩码和路由转发

4. 理解特殊IP地址的含义

5. 理解IP分片过程

【实验学时】

建议4学时

【实验环境配置】

采用网络结构二

【实验原理】

一、IP报文格式

IP数据报是由IP首部加数据组成的。IP首部的最大长度不超过60字节。IP数据报文

二、IP分片

链路层具有最大传输单元（MTU）这个特性，它限制了数据帧的最大长度。不同的网络类型都有一个上限值。以太网通常是1500字节。如果IP层有数据包要传输，而数据包的长度超过了MTU，那么IP层就要对数据包进行分片操作。使每一片长度都小于MTU。IP 首部中“16位标识”、“3位标志”和“13位片偏移”包含了分片和重组所需的信息。另外，当数据被分片后，每个片的“16位总长度” 值要改为该片的长度值。

三、IP路由表

大部分网络层设备都存储着一张记录路由信息的表格，称为路由表。它由许多条项目组成。网络层设备收到数据报后，根据其目的IP地址查找路由表确定数据报传输的最佳路径(下一跳)。然后利用网络层的协议重新封装数据报，利用下层提供的服务把数据报转发出去。路由表的项目一般含有五个基本字段：目的地址、网络掩码、下一跳地址、接口、度量。

路由表按如下顺序匹配：

●直接交付：路由表表项的“目的地址”字段是交付主机的本网络地址。

●特定主机交付：路由表表项的“目的地址”字段是某台特定主机的IP地址。

●特定网络交付：路由表表项的“目的地址”字段是另一个网络的地址。

●默认交付：路由表表项的“目的地址”字段是一个默认路由器（默认网关）。四、路由选择过程

路由选择模块从IP处理模块接收到IP分组后，使用该分组的目的IP地址同路由表中的每一个项目按特定的顺序（按照前面介绍的“路由表匹配顺序”）查找匹配项，当找到第一个匹配项后就不再继续寻找了，这样就完成了路由选择过程。

匹配路由表项的方法是将IP地址与路由表中的一个项目的“子网掩码”进行按位“与”操作，然后判断运算结果是否等于该项目的“目的地址”，如果等于，则匹配成功，否则，匹配失败。

路由选择模块的工作过程：

【实验步骤】

主机B启动静态路由服务（方法：在命令行方式下，输入“staticroute_config”）。按照拓扑结构图连接网络，使用拓扑验证检查连接的正确性。将小组内的主机IP进行如下设置：A、C和D三台主机的IP地址不变，网关地址设置为B1的地址。将B2、E和F主机IP地

练习一：编辑并发送IP数据报

1.主机A启动仿真编辑器，编辑一个IP数据报，其中：

MAC层：

目的MAC地址:主机B1的MAC地址。

源MAC地址：主机A的MAC地址。

协议类型或数据长度：0800。

IP层：

总长度：IP层长度。

生存时间:128。

源IP地址:主机A的IP地址。

目的IP地址:主机E的IP地址。

校验和：在其他所有字段填充完毕后计算并填充。

IP在计算校验和时包括那些内容？

【说明】先使用仿真编辑器的“手动计算”校验和，再使用仿真编辑器的“自动计算”

校验和，将两次计算结果相比较，若结果不一致，则重新计算。

IP在计算校验和时包括哪些内容？

2.在主机B（两块网卡分别打开两个捕获窗口）、E上启动协议分析器，设置过滤条件

（提取IP协议），开始捕获数据。

3.主机A发送第1步中编辑好的报文。

4.主机B、E停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机A所发送的数据报，并回答

以下问题：

第1步中主机A所编辑的报文，经过主机B到达主机E后，报文数据是否发生变化？若发生变化，记录变化的字段，并简述发生变化的原因。

5.将第2步中主机A所编辑的报文的“生存时间”设置为1。重新计算校验和。

6.主机B、E重新开始捕获数据。

7.主机A发送第5步中编辑好的报文。

8.主机B、E停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机A所发送的数据报，并回答

以下问题：

主机B、E是否能捕获到主机A所发送的报文？简述产生这种现象的原因。练习二：特殊的IP地址

1.直接广播地址。

（1）主机A编辑IP数据报1，其中:

目的MAC地址：FFFFFF-FFFFFF。

源MAC地址：A的MAC地址。

源IP地址：A的IP地址。

目的IP地址：172.16.0.255。

校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。

（2）主机A再编辑IP数据报2，其中:

目的MAC地址：主机B1的MAC地址。

源MAC地址：A的MAC地址。

源IP地址：A的IP地址。

目的IP地址：172.16.1.255。

校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。

（3）主机B、C、D、E、F启动协议分析器并设置过滤条件（提取IP协议，捕获主机A接收和发送的所有IP数据包，设置地址过滤条件如下：主机A的IP地址<->Any）。

(4) 主机B、C、D、E、F开始捕获数据。

(5) 主机A发送这两个数据报。

(6) 主机B、C、D、E、F停止捕获数据。

2.受限广播地址。

(1) 主机A编辑一个IP数据报，其中:

“目的MAC地址”设置为FFFFFF-FFFFFF。

“目的IP地址”设置为255.255.255.255。

(2) 主机B、C、D、E、F重新启动协议分析器并设置过滤条件（提取IP协议，主

机A的IP地址<->Any）。

(3) 主机B、C、D、E、F重新开始捕获数据。

(4) 主机A发送这个数据报。

(5) 主机B、C、D、E、F停止捕获数据。

记录实验结果:

结合实验结果，简述受限广播地址的作用。

3.环回地址。