计算机网络实验指导书

实验一 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. 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 ARP请求报文与应答报文格式

操作类型:1—ARP 请求;2—ARP 响应; 四．实验条件 (1)报文捕获工具 Wireshark协议分析软件; (2)应用协议环境

每个学生的PC机(安装Windows xp 操作系统)处于同一个LAN,另外有一个服务器如学校的WEB服务器处于另外一个网络. 五．实验步骤

(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上的DOS命令提示符下运行:Ping B.B.B.B ,同时用抓包工具捕获A与B之间的数据通信报文,并做如下工作:

——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;

——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,检查ARP高速缓存中的内容是否发生变化,分析原因.

(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C.C.C.C)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;

在主机A上的DOS命令提示符下运行:Ping C.C.C.C ,同时用抓包工具捕获A与C之间的数据通信报文,并做如下工作:

——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;

——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,检查ARP高速缓存中的内容是否发生变化,分析原因.

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:

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的地址是否相同,分析其原因.

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.

实验二 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. 三．实验原理,方法和手段 (1)ICMP 报文格式 (2)IP 报文格式 四．实验条件 (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 操作系统)处于同一个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;

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 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

9) 分析不同SMTP帧的报文格式，掌握并验证SMTP协议的工作原理。 2．用Wireshark捕捉在本机中使用Foxmail接收邮件产生的流量，初步了解其使用方法：

1) 在PC机上运行Wireshark，打开菜单命令Capture->Options，将Interfaces设为本机的网卡，过滤器（Capture filter）不作设置（注：暂不要点击开始捕获按钮Start）； 3) 打开Foxmail；

4) 切换到Wireshark的窗口，按Start按钮开始捕捉数据，然后再切换至Foxmail窗口从邮箱中接收电子邮件； 5) 切换到Wireshark的窗口，按Stop按钮； 6) 在Filter编辑栏中输入imap，按下Apply按钮； 7) 将捕捉到的数据保存到包文件IMAP.pcap中； 8) 打开实验保存的包文件IMAP.pcap；

9) 分析不同IMAP帧的报文格式，掌握并验证IMAP协议的工作原理。

实验五 IP子网划分实验

一、实验目的

1.掌握子网划分的方法和子网掩码的设置 2.理解IP协议与MAC地址的关系

3.根据实际的网络需求设计合理的子网划分方案 二、实验环境

共6组，每组3台双网卡PC机，多台路由器，多台交换机，用以太网交换机连接起来的WINDOWS XP操作系统计算机。

图1 拓扑结构图

三、实验原理

随着互连网应用的不断扩大，原先的IPv4的弊端也逐渐暴露出来，即网络号占位太多，而主机号位太少，所以其能提供的主机地址也越来越稀缺，目前除了使用NAT在企业内部利用保留地址自行分配以外，通常都对一个高类别的IP地址进行再划分，以形成多个子网，提供给不同规模的用户群使用。

本实验要求学生通过掌握子网划分的方法和子网掩码的设置的方法，具有根据实际的网络需求设计合理的子网划分方案的创新能力。

1、为什么要划分子网

在20世纪70年代初期，建立Internet的工程师们并未意识到计算机和通信在未来的迅猛发展。局域网和个人电脑的发明对未来的网络产生了巨大的冲击。开发者们依据他们当时的环境，并根据那时对网络的理解建立了逻辑地址分配策略。他们知道要有一个逻辑地址管理策略，并认为32位的地址已足够使用。为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，IP地址的设计者将IP地址空间划分为五个不同的地址类别，如下表所示，其中A,B,C三类最为常用： A类 0－127 0 8位 24位 B类 128－191 10 16位 16位 C类 192－223 110 24位 8位 D类 224－239 1110 组播地址 E类 240－255 1111 保留试验使用

从当时的情况来看，32位的地址空间确实足够大，能够提供232（4,294,967,296，约为43亿）个独立的地址。这样的地址空间在因特网早期看来几乎是无限的，于是便将IP地址根据申请而按类别分配给某个组织或公司，而很少考虑是否真的需要这么多个地址空间，没有考虑到IPv4地址空间最终会被用尽。但是在实际网络规划中，它们并不利于有效地分配有限的地址空间。对于A、B类地址，很少

有这么大规模的公司能够使用，而C类地址所容纳的主机数又相对太少。所以有类别的IP地址并不利于有效地分配有限的地址空间，不适用于网络规划。 2、如何划分子网

为了提高IP地址的使用效率，引入了子网的概念。将一个网络划分为子网：采用借位的方式，从主机位最高位开始借位变为新的子网位，所剩余的部分则仍为主机位。这使得IP地址的结构分为三级地址结构：网络位、子网位和主机位。这种层次结构便于IP地址分配和管理。它的使用关键在于选择合适的层次结构--如何既能适应各种现实的物理网络规模，又能充分地利用IP地址空间（即：从何处分隔子网号和主机号）。 3、子网掩码的作用

简单地来说，掩码用于说明子网域在一个IP地址中的位置。子网掩码主要用于说明如何进行子网的划分。掩码是由32位组成的，很像IP地址。对于三类IP地址来说，有一些自然的或缺省的固定掩码。

4、如何来确定子网地址

如果此时有一个I P地址和子网掩码，就能够确定设备所在的子网。子网掩码和IP地址一样长，用32bit组成，其中的1表示在IP地址中对应的网络号和子网号对应比特，0表示在IP地址中的主机号对应的比特。将子网掩码与IP地址逐位相“与”，得全0部分为主机号，前面非0部分为网络号

四、实验步骤 基础实验1：

Ipconfig是调试计算机网络的常用命令，通常大家使用它显示计算机中网络适配器的IP地址、子网掩码及默认网关，Ipconfig /all：显示本机TCP/IP配置的详细信息。 基础实验2：

1） 两人一组或四人一组，设置两台主机的IP地址与子网掩码： A: 10.2.2.2 255.255.254.0 B: 10.2.3.3 255.255.254.0 2）两台主机均不设置缺省网关。

3）用arp -d命令清除两台主机上的ARP表，然后在A与B上分别用ping命令与对方通信，观察并记录结果，并分析原因。

4）在两台PC上分别执行arp -a命令，观察并记录结果，并分析原因。

提示：由于主机将各自通信目标的IP地址与自己的子网掩码相\与\后，发现目标主机与自己均位于同一网段（10.2.2.0），因此通过ARP协议获得对方的MAC地址，从而实现在同一网段内网络设备间的双向通信。 基础实验3：

1）将A的子网掩码改为：255.255.255.0，其他设置保持不变。 2）在两台PC上分别执行arp -d命令清除两台主机上的ARP表。然后在A上\，观察并记录结果。

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