【计算机网络】IP协议分析

实验目的

应用所学知识：

①熟悉IP报文格式以及关键字段含义。

②掌握IP地址的分配方法。

③理解路由器转发IP数据报的流程。

实验步骤与结果

1.任务一：观察路由表

打开Router0命令行输入指令查看路由表：

Router0存在三条直接路由，一条通往10.1.2.0的静态路由，还有一条默认静态路由。

同样地，查看Router1和Router2的路由表：

可以看出，Router1存在两条直接路由，一条通往10.1.1.0的静态路由。

Router2存在两条直接路由，两条分别通往10.1.1.1和10.1.2.0的静态路由。

2.任务二：观察数据包的封装及字段变化

首先初始化所有设备的ARP表信息，使PC0向PC2发送一个携带ICMP报文的IP数据报，随后观察IP数据报的转发：

对比Inbound PDU和Outbound PDU的信息，发现在Outbound PDU中IP分组的TTL字段值由255减成254；另外源目IP地址字段在转发过程中始终保持不变，但是其mac地址发生了变化。

3.任务三：观察路由器转发IP数据报的方式

同时观察三个路由器的路由表：

再次使PC0向PC2发送一个携带ICMP报文的IP数据报，随后观察IP数据报在PC0到PC2的往返过程：

在OSI模型选项卡中可以发现，PC0到PC2的数据报往返可以正常进行，因为Router0有一个朝向Route2的默认路由，且Router2也有到达10.1.1.1的特定路由。

类似地，删除所有场景，使PC2向PC1发送一个携带ICMP报文的IP数据报，随后观察IP数据报在PC2到PC1的往返过程，发现数据报会转发失败：

检查数据包信息，根据过程分析失败原因：

由于Router2具有10.1.2.0/24的路由，所以数据报可以到达PC1，但是Router1没有10.1.3.0/24的路由，也没默认路由，因此PC2回复的数据报被Router1丢弃。

4.任务四：观察IP分片过程

如下图创建需要分片的数据报：

发送数据包可以看到，数据包产生了分片:

观察数据报信息可以发现：

两个分片ID一样，一个长度为1500bytes，一个长度为48bytes，因为原ICMP报文总长度超出了以太网帧的负载上限，必须执行分片操作。

5.思考题

（1）生存时间TTL、首部校验和等。

（2）为了进行分组转发算法。

（3）丢弃。

（4）IP 数据报超出了以太网帧的负载上限。

（5）加上ICMP报文首部8bytes，一共1500+8=1508bytes，封装后每一个分片IP首部还有20bytes，所以一共是1548bytes。根据贪心算法，会产生一个分片为1500，另一个分片为48bytes共两个分片。