实验二IP地址分类与IP数据包的组成

1实验二IP地址分类与IP数据包的组成实验目的1、理解IP层的作用以及IP地址的分类方法；2、理解子网的划分和子网掩码的作用；3、掌握IP数据包的组成和网络层的基本功能。实验学时3学时实验类型综合型实验内容1、学会根据IP地址的分类方式区分各类IP地址；2、掌握IP数据报的格式、长度以及各字段的功能；3、学会利用子网掩码确定IP地址的网络号、子网号和主机号；4、学会分析给定数据包的IP首部信息；5、学会手工计算IP校验和的方法。实验流程2实验环境局域网环境，1台PC机。实验原理详见理论教材。实验步骤实验基本步骤：步骤1：查看本机网络状态步骤2：利用网络协议分析软件捕获并分析IP数据包步骤3：利用网络协议编辑软件编辑并发送IP数据包步骤4：ping远程主机，分析IP协议步骤5：本地IP数据包统计信息步骤1：查看本机网络状态ipconfig命令在主机中用于查看本机的网络配置，包括主机的IP地址、MAC地址、网关、DNS配置等信息。1、在运行中输入cmd，出现界面后输入ipconfig/all；如图：3ipconfig输出信息2、观察运行结果，获得本机的IP地址及子网掩码；从上图中的显示结果中可以看到，ipconfig/all命令输出包括主机名称，节点类型等，以及网络接口上的相关配置。从上图中可以看到网络接口配置为：MAC地址：00-1B-FC-A6-AE-E2DHCP：为未启用IP地址：172.16.1.239子网掩码：255.255.255.0默认网关：172.16.1.1DNS服务器：172.16.1.248202.96.64.683、分析本主机属于哪一类IP地址，网络号、子网号和主机号分别是什么。步骤2：利用网络协议分析软件捕获并分析IP数据包1、在本地主机中打开网络协议分析软件，在工具栏中点击“开始”，待一段时间后，点击“结束”。2、在捕获到数据包中，选择IP数据包进行分析，如下图所示。IP数据包分析2、分析捕获到的IP数据包，因此在本实验中，只分析数据的的IP包头部分。版本信息：4，标识此报文为IPv4报文。头部长度：5，标识IP报头长度为5个32比特。在上图中，IP报头最末端为01FF，4整个IP包头长度为20字节，共160位，即32比特的5倍。区分服务类型：0，在此报文中不涉及服务质量的区分。总长度：60，表示总长度为60字节。标识：0X1F06，此数据包没有进行分片。标志：2，二进制为010，表示此数据包不可分片。分段偏移量：0X0000，此数据包没有进行分片。生存时间：127，每经过一个路由器，生存时间减1，当生存时间减小为0时，数据包被丢弃而不被转发。源IP地址：此字段显示了数据包的源地址。目的IP地址：此字段显示了数据包的目的地址。其他：此包头中，没有选项字段，没有填充字段。IP报头之后的部分为IP包中的数据部分。步骤3：利用网络协议编辑软件编辑并发送IP数据包1、在本地主机打开网络协议编辑软件，在工具栏选择“添加”，建立一个IP数据包。2、填写“源物理地址”：可以在地址本中找到本机的MAC地址，然后左键选择，点击“确定”加入地址。3、填写“目的物理地址”：可以在地址本中选择主机B的MAC地址，然后左键选择并单击“确定”加入地址。4、填写“类型或长度”：该字段值为0800。配置完成后，在数据包编辑区中会出现IP层各个字段及其默认值，如下图所示。编辑IP数据包填写IP协议头信息：版本信息：4，IP头长度：5，如果没有选项，IPv4包头长度为20字节，为5个32比特长度。服务类型：00，服务类型(TOS)总长度：该值为IP首部长度加上数据部分的长度：如果没有数据该字段应为20，否则加上数据的长度，此处可以选用默认值。标识字段：可以采用默认值，或任意值，例如0。5标志字段：可以采用默认值。生存时间：可以采用默认值128，即TTL值协议类型：即IP携带的上层协议类型(例如：TCP为6，UDP为17，ICMP为1)：本实验填6，协议分析软件会自动将上层协议设为TCP。首部校验和：先添0，等全部字段填完后再计算。源IP地址：注意，网络协议编辑软件可以编辑本机发送IP数据包，也可以编辑另一台机器发送IP数据包，所以，源IP地址字段可以填写本机IP地址，也可以填写其它机器的IP地址(注意协议分析器的过滤器设置)；目的IP地址：从地址本中选择主机B的主机的IP地址，左键选定，点击确定后”添加”；注意源目的IP地址的配置要与源目的MAC地址相符。当上述各字段值均已填写完毕后，可以计算“校验和”，校验和的计算有两种方法：方法一：手工计算，首先把校验和字段置为0，然后对IP协议头中的每个16比特进行反码求和(整个首部看成是由若干个16比特的字组成)，然后取反，结果即校验和的值。方法二：利用网络协议编辑软件提供的工具计算，左键点击工具栏的“校验和”即可。如果要编辑多个IP数据包，可重复上述步骤。点击工具栏或菜单栏中的“发送”，在弹出的对话框中配置发送次数，然后选择“开始”按钮，发送帧序列，如下图所示。发送IP数据包在主机B中用协议分析器截获数据包并分析，捕获到的报文如下图所示。捕获到的IP报文分析捕获到的数据包的IPv4报头部分版本信息：IPv4报文的版本信息为4。头部长度：IPv4报头不含选项和填充字段长度为20字节，是32比特的5倍。总长度：总长度包含IP报头长度和IP包中的数据长度，协议分析软件将IP发送时自动将上层协议选择为TCP，因此数据内容为TCP报头共20字节以及20字节数据，因此接6收到的IP报文长度为60字节。标识、标识、分段偏移量：均与分片有关。生存时间：由于数据包从源端到目的端没有经过任何路由器的转发，TTL值不变为128。校验和：由于发包过程中，标识位和分段偏移修改，因此校验和也和发送的数据稍有不同。源目标地址：源目标地址在IP包的发送过程中不做修改。用同样的方法，在主机A中编辑IP包，将目的MAC地址和目的IP地址修改为另外一组主机的地址如pc3，发送数据包。注意，封装IP包发往不同网段的目的主机时，目标MAC地址选择网关的MAC地址，地址本中找不到不同网段的IP地址时，手工输入目的IP地址。编辑的数据包如下图所示。发往不同网段的IP包在PC3中用协议分析软件抓包并分析，如下图所示。捕获发自不同网段数据包分析在上图中可以看到，和发往相同网段的数据包并无太多不同，主要区别在于：接受报文中的源目的MAC地址与发送的源目的MAC地址不同；生存时间：TTL的不同。7步骤4：ping远程主机，分析IP协议1、在地址本中选择与本主机在同一子网中另一主机的IP地址(假设为：172.16.1.251)。在本机命令行界面下运行：ping172.16.1.251。在ping的目的地址的主机上用协议分析器一端捕获数据，记录源、目的物理地址及源、目的IP地址，捕获到的报文如下图所示。ping数据包按照地址本中的记录，分析捕获数据的MAC地址与IP地址的对应关系；在ping目的主机上通过协议分析器，查看“交互序列图”，了解PING程序的会话过程，如下图所示。ping的交互序列图2、选择与本主机属于不同子网另一主机的IP地址(假设为：172.16.2.1)；在命令行方式下运行：ping172.16.2.1；协议分析器端捕获数据，记录源、目的物理地址和源、目的IP地址；分析捕获数据的MAC地址与IP地址是否具有对应关系。83、比较上面两个实验的结果，分析二者有何不同？步骤5：本地IP数据包统计信息netstat命令用于显示与IP、TCP、UDP和ICMP协议相关的统计数据，一般用于检验本机各端口的网络连接情况。1、在命令行界面下运行：netstat–r，显示本机路由表，记录本机的缺省网关的IP地址，如下图所示：netstat–r输出信息在主机的路由信息输出结果中，第一列为目标网段，第二列为子网掩码，第三列为去往目标网段的网关。第四列为去往目标网段的的接口，第五列为去往目标网段的开销。2、在命令行界面下运行：netstat–s，查看IP协议部分，查看本机已经接收和发送的IP报文个数，如图：netstat–s输出结果从netstat–s输出结果中可以查看TCP、UDP、IP、ICMP等协议发送和接收的报文数量，上图中给出了IPv4报文的接收报文数量、出错数据包的数量等信息。9思考问题结合实验过程中的实验结果，问答下列问题：1、实验所用主机的IP地址、子网掩码、网络号、子网号分别是多少？该主机的IP地址属于哪类？2、简要分析地址本中所有的IP地址，说明实验环境中所有机器的子网划分情况。3、IP数据包在从源主机出发到达目的主机的过程中，IP首部中的IP源地址和目的地址字段是否发生变化？