編輯并發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)

1、實(shí)驗(yàn)名稱： 編輯并發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)實(shí)驗(yàn)成績學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：班級：網(wǎng)絡(luò)1301主機(jī)編號：1A實(shí)驗(yàn)日期：2015.11.10實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.  掌握IP數(shù)據(jù)報(bào)的報(bào)文格式2.  掌握IP校驗(yàn)和計(jì)算方法實(shí)驗(yàn)原理：IP報(bào)文格式    IP數(shù)據(jù)報(bào)格式如下圖所示，它是由IP首部與數(shù)據(jù)組成的。IP首部長度通常為20字節(jié)。如果含有選項(xiàng)字段，IP首部長度將會大于20字節(jié)，但不會超過60字節(jié)。圖3-5  IP報(bào)文格式    在IP首部中各個(gè)字段的意義如下：      版本號：這個(gè)字

2、段定義了IP的版本。目前主流的是版本4（IPv4），但它正逐漸地被版本6（IPv6）所替代。      首部長度：由于IP選項(xiàng)字段的存在，所以IP首部長度是可變的。該字段用4位來定義首部長度。將該值乘4可得到用字節(jié)表示的長度，所以IP首部長度為2060個(gè)字節(jié)。      區(qū)分服務(wù)：該字段以前叫做服務(wù)類型（在RFC791中定義），是由3位優(yōu)先域、4位服務(wù)類型域和1位未用位(該位必須置為0)組成，其中4位服務(wù)類型分別代表：最小時(shí)延、最大吞吐量、最高可靠性和最小費(fèi)用。該字段在RFC2474中被重新定義,在新的定義中將該字

3、段命名為區(qū)分服務(wù)，其中包含一個(gè)6位的區(qū)分服務(wù)碼點(diǎn)(DSCP)字段和一個(gè)2位的未用位（CU）字段。如下圖所示：圖3-6  RFC2474定義的區(qū)分服務(wù)字段    前6位的區(qū)分服務(wù)碼點(diǎn)的值用來映射一個(gè)底層的服務(wù)，它決定了每一跳行為。在RFC3168中，將區(qū)分服務(wù)字段中的未用位字段定義為顯示擁塞通告（ECN）字段，ECN字段包括2個(gè)子字段，分別為：ECT字段和CE字段，如下圖所示：圖3-7  RFC3168定義的區(qū)分服務(wù)字段    ECN字段用于指定發(fā)送數(shù)據(jù)的主機(jī)是否支持擁塞通告以及指示網(wǎng)絡(luò)中是否有擁塞發(fā)生。ECN通過兩

4、個(gè)子字段的不同值組合來做到這一點(diǎn)：    00：發(fā)送主機(jī)不支持ECN。    01或10：發(fā)送主機(jī)支持ECN。    11：路由器正在經(jīng)歷擁塞。      總長度：該字段以字節(jié)為單位定義IP數(shù)據(jù)報(bào)的總長度（首部加上數(shù)據(jù)）。要得到IP上層數(shù)據(jù)的長度，只需從總長度中減去首部長度即可。      標(biāo)識：每一個(gè)IP數(shù)據(jù)包在發(fā)送時(shí)被給定特有的標(biāo)識值。如果數(shù)據(jù)包必須被分割成碎片以適應(yīng)支持小型數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)，那么每一個(gè)碎片中都設(shè)置相同的標(biāo)識號

5、碼。      標(biāo)志：標(biāo)志由3位組成，第1位保留；第2位為不分片標(biāo)志，表示此數(shù)據(jù)包不可以被分片；第3位為更多分片標(biāo)志，表示在分片包之后還有分片，即此包不是最后分片。      偏移量：如果數(shù)據(jù)包是一個(gè)分片包，該域指明了當(dāng)前分片包在與其它分片包被重新組裝成一個(gè)單獨(dú)數(shù)據(jù)包時(shí)，應(yīng)該位于數(shù)據(jù)包的什么位置。該域的值以8字節(jié)為單位。      生存時(shí)間：該字段表明數(shù)據(jù)包保存的生存時(shí)間，單位為秒，在實(shí)際的應(yīng)用中，生存時(shí)間是按照數(shù)據(jù)包經(jīng)過路由器的跳數(shù)計(jì)算的。通常生存時(shí)間的值是32、64、12

6、8。      高層協(xié)議類型：該字段定義了使用IP層服務(wù)的較高層協(xié)議。一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)能封裝來自諸如TCP、UDP、ICMP和IGMP等較高層協(xié)議的數(shù)據(jù)。      首部校驗(yàn)和：IP首部校驗(yàn)和只對首部內(nèi)容進(jìn)行錯(cuò)誤檢測，并不包括數(shù)據(jù)包的其它內(nèi)容。校驗(yàn)和采用16位反碼求和的算法。      源IP地址：該字段定義了源主機(jī)的IP地址。在IP數(shù)據(jù)包從源主機(jī)傳送到目的主機(jī)期間，該字段保持不變。      目的IP地址：該字段定義了目的主機(jī)的IP地址

7、。在IP數(shù)據(jù)報(bào)從源主機(jī)傳送到目的主機(jī)期間該字段保持不變。      IP選項(xiàng)：這個(gè)字段是可選項(xiàng)。它們通常用于網(wǎng)絡(luò)測試和調(diào)試。雖然可選項(xiàng)不是IP頭部所必需的部分，但要求IP軟件能夠處理它們。目前，這些選項(xiàng)定義如下：    （1）安全和處理限制（用于軍事領(lǐng)域）；    （2）記錄路徑（讓每個(gè)路由器記下它的IP地址）；    （3）時(shí)間戳（讓每個(gè)路由器都記下它的IP地址和時(shí)間）；    （4）寬松的源站選路（為數(shù)據(jù)報(bào)指定一系列必須經(jīng)過的IP地

8、址）；    （5）嚴(yán)格的源站選路（與寬松的源站選路類似，但是要求只能經(jīng)過指定的這些地址，不能經(jīng)過其它的地址）。六. IP封裝    IP數(shù)據(jù)報(bào)直接封裝到數(shù)據(jù)鏈路層幀中，其封裝方法如下圖所示：圖3-8  IP封裝實(shí)驗(yàn)環(huán)境（畫出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）    說明：      主機(jī)A、C、D的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)是172.16.1.1；主機(jī)E、F的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)是172.16.0.1。      雙網(wǎng)卡主機(jī)，左端物理接口為物理接口1，右端物理接口為物

9、理接口2實(shí)驗(yàn)步驟：各主機(jī)打開協(xié)議分析器，進(jìn)入相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞恼_性，如果通過拓?fù)潋?yàn)證，關(guān)閉協(xié)議分析器繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果沒有通過拓?fù)潋?yàn)證，請檢查網(wǎng)絡(luò)連接。    本練習(xí)將主機(jī)A、B、C、D、E、F作為一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1.  主機(jī)B在命令行方式下輸入staticroute_config命令，開啟靜態(tài)路由服務(wù)。2.  主機(jī)A啟動(dòng)協(xié)議編輯器，編輯一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)，其中：    MAC層：        目的MAC地址：主機(jī)B的MAC地址（對應(yīng)于

10、172.16.1.1接口的MAC）。        源MAC地址：主機(jī)A的MAC地址。        協(xié)議類型或數(shù)據(jù)長度：0800。    IP層：        總長度：IP層長度。        生存時(shí)間：128。      

11、  源IP地址：主機(jī)A的IP地址（172.16.1.2）。        目的IP地址：主機(jī)E的IP地址（172.16.0.2）。        校驗(yàn)和：在其它所有字段填充完畢后計(jì)算并填充。    自定義字段：        數(shù)據(jù)：填入大于1字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)。    【說明】先使用協(xié)議編輯器的“手動(dòng)計(jì)

12、算”校驗(yàn)和，再使用協(xié)議編輯器的“自動(dòng)計(jì)算”校驗(yàn)和，將兩次計(jì)算結(jié)果相比較，若結(jié)果不一致，則重新計(jì)算。      IP在計(jì)算校驗(yàn)和時(shí)包括哪些內(nèi)容？3.  在主機(jī)B（兩塊網(wǎng)卡分別打開兩個(gè)捕獲窗口）、E上啟動(dòng)協(xié)議分析器，設(shè)置過濾條件（提取IP協(xié)議），開始捕獲數(shù)據(jù)。4.  主機(jī)A發(fā)送第1步中編輯好的報(bào)文。5.  主機(jī)B、E停止捕獲數(shù)據(jù)，在捕獲到的數(shù)據(jù)中查找主機(jī)A所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)，并回答以下問題：      第1步中主機(jī)A所編輯的報(bào)文，經(jīng)過主機(jī)B到達(dá)主機(jī)E后，報(bào)文數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化？若發(fā)生變化，記錄變

13、化的字段，并簡述發(fā)生變化的原因。6.  將第1步中主機(jī)A所編輯的報(bào)文的“生存時(shí)間”設(shè)置為1，重新計(jì)算校驗(yàn)和。7.  主機(jī)B、E重新開始捕獲數(shù)據(jù)。8.  主機(jī)A發(fā)送第5步中編輯好的報(bào)文。9.  主機(jī)B、E停止捕獲數(shù)據(jù)，在捕獲到的數(shù)據(jù)中查找主機(jī)A所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)，并回答以下問題： l 主機(jī)B、E是否能捕獲到主機(jī)A所發(fā)送的報(bào)文？簡述產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)分析（1） 實(shí)驗(yàn)1，生存時(shí)間為128 ，發(fā)送數(shù)據(jù)為123.B，E都捕獲到主機(jī)A發(fā)送的信息。主機(jī)1A的發(fā)送數(shù)據(jù)幀的截圖主機(jī)B的172.16.0.1的截圖 主機(jī)B的 172.16.1.1的截圖

14、報(bào)文數(shù)據(jù)發(fā)生變化。變化的字段有：“生存時(shí)間”和“首部校驗(yàn)和”。原因：主機(jī)B為路由器，數(shù)據(jù)包每經(jīng)過一路由器“生存時(shí)間”字段的值就會減1,并重新計(jì)算校驗(yàn)和。（2） 實(shí)驗(yàn)2，生存時(shí)間為1，發(fā)送數(shù)據(jù)為123. B的172.16.1.1捕獲到主機(jī)A發(fā)送的信息,B的172.16.0.1和E 則沒有。主機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)，生存時(shí)間為1的截圖B的172.16.1.1收到數(shù)據(jù)的截圖主機(jī)B對應(yīng)于172.16.1.1的接口可以捕獲到主機(jī)A所發(fā)送的報(bào)文；主機(jī)B對應(yīng)于172.16.0.1的接口和主機(jī)E不能捕獲到主機(jī)A所發(fā)送的報(bào)文；原因：當(dāng)“生存時(shí)間”字段的值減至為0時(shí)，路由器將該報(bào)文丟棄不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。課后習(xí)題：1. 說明IP地

15、址與硬件地址的區(qū)別，為什么要使用這兩種不同的地址？IP 地址就是給每個(gè)連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)（或路由器）分配一個(gè)在全世界范圍是唯一的 32 位的標(biāo)識符。從而把整個(gè)因特網(wǎng)看成為一個(gè)單一的、抽象的網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀時(shí)，最終還是必須使用硬件地址。MAC地址在一定程度上與硬件一致，基于物理、能夠標(biāo)識具體的鏈路通信對象、IP地址給予邏輯域的劃分、不受硬件限制。IP地址用于網(wǎng)絡(luò)層的路由選擇，使得將來自源地址的數(shù)據(jù)通過路由而傳送到目的地址變?yōu)榭赡?；硬件地址又稱為MAC地址，用于在網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)內(nèi)部尋找一個(gè)單獨(dú)的主機(jī)，由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商生產(chǎn)時(shí)寫在硬件內(nèi)部，MAC地址與網(wǎng)絡(luò)無關(guān)，也即無論將帶有這個(gè)地址的硬件（如網(wǎng)卡、集線器、路由器等）接入到網(wǎng)絡(luò)的何處，它都有唯一不變的MAC地址，MAC地址一般不可改變，不能由用戶自己設(shè)定。使用兩種地址的原因：IP地址用于網(wǎng)絡(luò)層的路由選擇，使得將來自源地址的數(shù)據(jù)通過路由而傳送到目的地址變?yōu)榭赡埽唬?）IP地址的分配是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)，而不是根據(jù)誰制造了網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。若將高效的路由選擇方案建立在設(shè)備制造商的基礎(chǔ)上而不是網(wǎng)