网络层实验

作者：黄泽桓

本实验默认你已进行过入门实验，了解一些基本操作，尽管『jbw-入门教程』十分差劲。

开始实验前，打开超级终端，运行reset save、reboot恢复初始设置，前者直接y，后者先n后y。

ARP报文分析

打开连线组网软件，组网如下，完成后提交。

接着配置PCA和PCB的IP地址。PCA：

PCB：

后，依次执行：打开PCA、PCB的cmd，输入arp -a。

题1表格第一部分，即2.6.1中步骤2中的执行结果

输入命令结果

PCA中arp -a

PCB中arp -a

输入命令	结果
PCA中`arp -a`
PCB中`arp -a`

若上述步骤中，结果不是No ARP，则需要输入arp -d清空。

然后打开PCA和PCB的Wireshark，如下图点击配置，注意IP要选择刚刚设置的IP。

PCA和PCB都如上图一样配置，然后打开PCA的cmd窗口，输入ping 192.168.1.21，ping PCB。

后停止PCA和PCB的Wireshark对报文的截获，总体截图(包含ARP+ICMP)用于题2，在PCA中点击第一条和第二条ARP，展开链路层和网络层截图，用于题3。

题2：

答：报文截获结果如下：

[截图]

有2个ARP报文，8个ICMP报文，”Opcode“字段值为1代表request，2代表reply

题3：

[截图×2]第一条ARP请求报文和第一条ARP应答报文

字段项 ARP请求数据报文 ARP应答数据报文

链路层Destination项 ff:ff:ff:ff:ff:ff 00:0c:29:04:7f:48

链路层Source项 00:0c:29:04:7f:48 00:0c:29:23:dc:f9

网络层Sender MAC Address 00:0c:29:04:7f:48 00:0c:29:23:dc:f9

网络层Sender IP Address 192.168.1.22 192.168.1.21

网络层Target MAC Address 00:00:00:00:00:00 00:0c:29:04:7f:48

网络层Target IP Address 192.168.1.21 192.168.1.22

字段项	ARP请求数据报文	ARP应答数据报文
链路层Destination项	ff:ff:ff:ff:ff:ff	00:0c:29:04:7f:48
链路层Source项	00:0c:29:04:7f:48	00:0c:29:23:dc:f9
网络层Sender MAC Address	00:0c:29:04:7f:48	00:0c:29:23:dc:f9
网络层Sender IP Address	192.168.1.22	192.168.1.21
网络层Target MAC Address	00:00:00:00:00:00	00:0c:29:04:7f:48
网络层Target IP Address	192.168.1.21	192.168.1.22

点击Ctrl+S保存报文信息，保存PCA和PCB的报文，命名为ping1-学号，方便后续分析。

接下来，打开PCA、PCB的cmd，输入arp -a查看。

题1第二部分，即2.6.1中步骤4中的执行结果，填入截图（如果此时arp -a没能出现列表，就再ping一次即可，好像还有时间要求，几次ping不要隔太久）

输入命令结果

PCA中arp -a

PCB中arp -a

输入命令	结果
PCA中`arp -a`
PCB中`arp -a`

之后重新运行PCA和PCB的wireShark，在PCA中ping 192.168.1.21，后停止wireShark并保存报文为ping2-学号。打开ping1和ping2对比，将ping2报文截图，在ping2中filterarp再截图一张。

题4(1)：

答：少了ARP报文。原因是ARP缓存已经保存下了上一次ARP报文的内容，也就是PCB的MAC地址。所以在这一次的ping中，PCA不再需要用ARP询问PCB的MAC地址。ARP缓存可以保存之前收到的ARP回复，减少ARP请求的次数。

[此处要有截图两张]

重新组网连线，组网如下，连接后提交。

设置PCA和PCB的默认网关。PCA：

PCB：

题4(2):按照图-4重新进行组网，并确保连线正确。修改计算机的IP地址，并将PC A的默认网关修改为192.168.1.10，PC B的默认网关修改为192.168.2.10。考虑如果不设置默认网关会有什么后果？

答：如果不设置默认网关，那么PCA ping PCB时发现PCB不在同一局域网后，由于没有默认网关，也就无法交给默认网关转发，最后只能放弃发送，ping不通。

在PCA的超级终端中，输入以下命令设置VLAN2和VLAN3：

<S1>sys
[S1]vlan 2
[S1-vlan2]port e 1/0/1
[S1-vlan2]inter vlan2
[S1-Vlan-interface2]ip add 192.168.1.10 255.255.255.0
[S1-Vlan-interface2]vlan 3
[S1-vlan3]port e 1/0/13
[S1-vlan3]inter vlan3
[S1-Vlan-interface3]ip add 192.168.2.10 255.255.255.0

然后类似上面的部分步骤，打开WireShark，选择本地设置的IP，运行，然后在PCA中ping 192.168.2.22。执行完后，停止PCA和PCB的截获，将报文信息保存为ping3-学号。并在PCA和PCB中分别点击第一条ARP展开链路层和网络层，查看详情并截图。

题5：

答：截获的ARP报文内容如下：PCA请求报文：

PCB应答报文：

根据上图报文，填写表格：

字段项 ARP请求数据报文 ARP应答数据报文

链路层Destination项 ff:ff:ff:ff:ff:ff 00:0c:29:3b:50:e1

链路层Source项 00:0c:29:3b:50:e1 3c:8c:40:2a:39:a8

网络层Sender MAC Address 00:0c:29:3b:50:e1 3c:8c:40:2a:39:a8

网络层Sender IP Address 192.168.1.22 192.168.2.10

网络层Target MAC Address 00:00:00:00:00:00 00:0c:29:3b:50:e1

网络层Target IP Address 192.168.1.10 192.168.1.22

此时ARP请求的目标的IP地址为PCA默认网关的地址，而不是PCB的地址。

区别：相同网段下，ARP会直接请求目标的MAC地址；不同网段下，ARP会请求他的默认网关的MAC地址。

相同点：都各有一个ARP请求和应答报文，请求的发送者和应答的接收者都是同一台主机。

字段项	ARP请求数据报文	ARP应答数据报文
链路层Destination项	ff:ff:ff:ff:ff:ff	00:0c:29:3b:50:e1
链路层Source项	00:0c:29:3b:50:e1	3c:8c:40:2a:39:a8
网络层Sender MAC Address	00:0c:29:3b:50:e1	3c:8c:40:2a:39:a8
网络层Sender IP Address	192.168.1.22	192.168.2.10
网络层Target MAC Address	00:00:00:00:00:00	00:0c:29:3b:50:e1
网络层Target IP Address	192.168.1.10	192.168.1.22

在执行完ping后，在PCA和PCB的cmd中输入arp -a，截图，填入第一题第三部分中。

题1第三部分，即2.6.2中步骤3中的执行结果，填入截图

输入命令结果

PCA中arp -a

PCB中arp -a

输入命令	结果
PCA中`arp -a`
PCB中`arp -a`

ICMP报文分析

连线组网，提交：

修改PCA的IP：

修改PCB的IP：

打开PCA的终端，输入：

<S1>sys
[S1]vlan 2
[S1-vlan2]port e 1/0/1
[S1-vlan2]inter vlan2
[S1-Vlan-interface2]ip add 10.1.2.1 255.255.255.0
[S1-Vlan-interface2]vlan 3
[S1-vlan3]port e 1/0/23
[S1-vlan3]inter vlan3
[S1-Vlan-interface3]ip add 10.1.3.1 255.255.255.0

接着类似前面，打开wireshark运行，在PCA中ping 10.1.3.10，停止截获并保存，filter“icmp”并截图总体ICMP报文图，并在PCA中截图第一个ICMP发送和回应的详情，进行分析。

题6：共有 8 个ICMP报文

答：以下是PCA截获报文结果：

第一条ICMP回送请求报文：

第一条ICMP回送应答报文：

一共有8个ICMP报文，其中四个为回送请求报文，四个为回送应答报文。

种类字段名：Type，代码字段名：Code。

通过Sequence number (BE) 和Sequence number (LE) 字段可保证回送请求和回送应答报文一一对应。

运行PCA和PCB的wireshark，打开pingtest软件，如下配置，点击发送：

然后看一下报文截获情况，先不要停止，继续使用pingtest软件如下配置和发送：注意这次目标地址是10.1.3.10，和之前不一样。

接着就可以停止截获，保存报文信息，做以下分析：

题7：（第一次pingtest-两个ICMP）

答：PCA报文截获情况如下：

地址掩码请求报文：

地址掩码应答报文：

地址掩码请求报文地址掩码应答报文

ICMP字段名字段值 ICMP字段名字段值

Type 17 Type 18

Code 0 Code 0

Checksum 0xe3ff Checksum 0xe3fe

Identifier(BE) 2560(0x0a00) Identifier(BE) 2560(0x0a00)

Identifier(LE) 10(0x000a) Identifier(LE) 10(0x000a)

Sequence number(BE) 256(0x0100) Sequence number(BE) 256(0x0100)

Sequence number(LE) 1(0x0001) Sequence number(LE) 1(0x0001)

Address mask 0.0.0.0 Address mask 255.255.255.0

题8：第二次pingtest（第二次pingtest）

PCA时间戳请求报文：

PCA时间戳应答报文：

地址掩码请求报文地址掩码应答报文

ICMP字段名字段值 ICMP字段名字段值

Type 13 Type 14

Code 0 Code 0

Checksum 0xe7ff Checksum 0xc6f4

Identifier(BE) 2560(0x0a00) Identifier(BE) 2560(0x0a00)

Identifier(LE) 10(0x000a) Identifier(LE) 10(0x000a)

Sequence number(BE) 256(0x0100) Sequence number(BE) 256(0x0100)

Sequence number(LE) 1(0x0001) Sequence number(LE) 1(0x0001)

Originate timestamp 0 seconds after midnight UTC Originate timestamp 0 seconds after midnight UTC

Receive timestamp 0 seconds after midnight UTC Receive timestamp 15 hours, 29 minutes, 31.709 seconds after midnight UTC

Transmit timestamp 0 seconds after midnight UTC Transmit timestamp 15 hours, 29 minutes, 31.709 seconds after midnight UTC

ICMP询问报文的作用：ICMP询问报文可以主动与目标主机交换一些必要的信息（例如地址掩码、时间），以达到通信前协商的效果。

地址掩码请求报文		地址掩码应答报文
ICMP字段名	字段值	ICMP字段名	字段值
Type	17	Type	18
Code	0	Code	0
Checksum	0xe3ff	Checksum	0xe3fe
Identifier(BE)	2560(0x0a00)	Identifier(BE)	2560(0x0a00)
Identifier(LE)	10(0x000a)	Identifier(LE)	10(0x000a)
Sequence number(BE)	256(0x0100)	Sequence number(BE)	256(0x0100)
Sequence number(LE)	1(0x0001)	Sequence number(LE)	1(0x0001)
Address mask	0.0.0.0	Address mask	255.255.255.0

地址掩码请求报文		地址掩码应答报文
ICMP字段名	字段值	ICMP字段名	字段值
Type	13	Type	14
Code	0	Code	0
Checksum	0xe7ff	Checksum	0xc6f4
Identifier(BE)	2560(0x0a00)	Identifier(BE)	2560(0x0a00)
Identifier(LE)	10(0x000a)	Identifier(LE)	10(0x000a)
Sequence number(BE)	256(0x0100)	Sequence number(BE)	256(0x0100)
Sequence number(LE)	1(0x0001)	Sequence number(LE)	1(0x0001)
Originate timestamp	0 seconds after midnight UTC	Originate timestamp	0 seconds after midnight UTC
Receive timestamp	0 seconds after midnight UTC	Receive timestamp	15 hours, 29 minutes, 31.709 seconds after midnight UTC
Transmit timestamp	0 seconds after midnight UTC	Transmit timestamp	15 hours, 29 minutes, 31.709 seconds after midnight UTC

类似地，重新运行PCA和PCB的wireshark，然后在PCA中：

$ ping 10.1.3.20
$ ping 10.1.4.10

自然是ping不通的，但能截获到报文。同样的保存报文信息。

这里，在新设备上操作，没法像慕课一样能在cmd上就区分开（慕课操作截图如下）。对于新设备，两种情况从PCA上几乎看不出差别，都显示timed out；在PCB上，可以看到ping 10.1.3.20时，交换机发出了arp request报文，请求10.1.3.20主机的MAC地址，但交换机没有给PCA反馈任何信息。而ping 10.1.4.10没有任何反馈信息。

简单解释一下，在PCA上执行 ping 10.1.3.20和ping 10.1.4.10，目的是ping一个可到达网段的不存在的主机，以及ping一个不可达网段上的不存在的主机。希望PCA能够分别收到“主机不可达”和“网络不可达”两种ICMP差错报文。

PCA ping 10.1.3.20，没有收到“主机不可达”的ICMP差错报文，老师认为有安全性和减轻交换机负担两方面的考虑。例如，对于主机扫描等网络攻击行为，逐条回应主机不可达报文，会消耗交换机的资源。同时，回应报文也容易泄露交换机的ip地址，使其容易受到攻击。

因此，交换机只是发送若干arp request报文，在规定的时间段内如果没有收到应答报文，就会丢弃ICMP request报文。并不发送icmp主机不可达报文。

题9：

(1) 请比较这两种情况有何不同？

答：由于实验在新设备进行，两种情况从PCA上几乎看不出差别，都显示timed out；在PCB上，可以看到ping 10.1.3.20时，交换机发出了arp request报文，请求10.1.3.20主机的MAC地址，但交换机没有给PCA反馈任何信息。而ping 10.1.4.10没有任何反馈信息。

在PCA上执行 ping 10.1.3.20和ping 10.1.4.10，目的是ping一个可到达网段的不存在的主机，以及ping一个不可达网段上的不存在的主机。希望PCA能够分别收到“主机不可达”和“网络不可达”两种ICMP差错报文。

(2) 截获了哪种ICMP差错报文？其类型和代码字段值是什么？此报文的ICMP协议部分又分为了几部分？其作用是什么？

答：新设备中未截获ICMP差错报文。

[截图×2]

此处拿慕课指导视频中的结果做分析，截获ICMP差错报文的类型为目标不可达。

协议的内容有：

Type：ICMP报文的类型，这里为3，即为目标不可达；

Code：ICMP代码，这里为0，表示网络不可达；

Checksum：ICMP校验和，用于做校验；

数据部分：为封装后的不可达的IP报文

取消PCA上的DNS配置，我一开始没配置所以不需要做改动了。新设备由于安全性，默认对tracert命令不回应，所以需要在PCA超级终端中输入以下命令打开响应：

[S1]ip ttl-expires enable
[S1]ip unreachables enable

PCA和PCB启动WireShark截获，在PCA的cmd中执行tracert 10.1.3.10，将PCA截获的报文信息保存，进行分析。

题10：

(1) 结合报文内容，简述tracert的工作过程。

答：tracert会先向目标发出一个TTL=1的包，由于包每一次转发都有TTL-=1，因此转发一次后如果没到达目的地，则TTL=0，转发的主机会丢弃这个包，并往发送的主机发出一条ICMP差错控制报文（超时）。发送的主机会根据这个报文获取到途径的路由器的地址。接下来发送的主机再发送一个TTL=2的包，其它操作同上。直到TTL足够大以至于可到达目标，目标将会返回ICMP回送应答报文。

(2) 截获了哪种ICMP差错报文？其类型和代码字段值是什么？

答：截获ICMP差错报文的类型为超时。Type：11，Code：0。

ICMP差错报文内容：

IP报文分析

组网图与前面步骤相同。

题11：根据4.6中步骤1，写出tracert命令用到了IP协议报文的哪几个字段？

答：Time to live字段。

步骤2

将PCA的子网掩码设置为255.255.0.0，在PCA和PCB启动报文截获，然后PCA ping PCB，即在PCA中输入ping 10.1.3.10。ping不通，截图。

题12：根据4.6中步骤2回答：观察PCA和PCB能否ping通，结合截获报文分析原因。

答：此时PCA会认为PCB和他在同一个网络中，因此会直接发送ARP请求来询问PCB的MAC地址，然而并没有主机回复。因此PCA会放弃发送，ping失败。

步骤3

将PCA的子网掩码恢复为255.255.255.0，执行下列命令查看路由表信息：

[H3C]display ip routing-table

截图，填表。

题13：

答：[截图] and 填表

步骤6

按照实验二的5.5节（PPP实验）配置路由器，两个路由器互相ping，看能否ping通。

该步骤对应题14，不建议做，没写步骤，有点复杂，直接抄。放不放截图都可以。

想做的朋友，给你列出教程来了：

实验指导文档教材：

题14：

(1) 能ping通。

lkw流程图：

zyh流程图：

截图（可放可不放）：

R2 ping R1：

R1 ping R2：

(2) 答：两台路由器能ping通。因为IPCP会协议IP连接的模块，并分配上网所需的参数。当R2的地址发生了修改，IPCP会重新执行刚才的协商，并最终修改适当的参数，使得两个路由器之间连通，所以能ping得通。

[截图]

网络层分片实验

对应选做题15。自己看做不做。

清空连线组网，即一键还原，然后按下图连线。连接后提交。

根据下图修改四个机子的IP。默认网关不填。

在PCC打开R1超级终端，输入：

<R1>sys
[R1]inter ethernet 0/0
[R1-Ethernet0/0]mtu 100
[R1-Ethernet0/0]ip add 192.192.169.10 255.255.255.0

接着打开PCA-D的WireShark软件，使用前需要先设置一下。

打开preferences后，左侧导航栏展开Protocols，找到IPv4，若Reassemble fragmented..被勾选了的话，要去掉勾选。然后点击apply，再OK。

PCA-PCD都如上操作。然后开始截获。

然后在PCC的R1超级终端中，输入以下命令执行ping：

ping -s 300 192.192.169.21
ping -s 300 192.192.169.22
ping -s 300 192.192.169.23
ping -s 300 192.192.169.24

然后到PCB去保存报文信息，实验中要求保存为”fragment-学号“并上传至FTP服务器的”网络实验/网络层实验“目录下，不过老师说不是必须的。——听君一席话

截图报文信息。

题15：

(1) 答：ARP 2个，ICMP:Echo 10个，ICMP Reply 5个，IP报文 15个。

(2) 题目中不展示截图了，直接填表。截图见表后。

字段名称分片序号1 分片序号2 分片序号3 分片序号4

“Identification”字段值 0x000e(14) 0x000e(14) 0x000e(14) 0x000e(14)

“Flag”字段值 0x01 0x01 0x01 0x00

“Frame offset”字段值 0 80 160 240

传输的数据量 80bytes 80bytes 80bytes 68bytes

字段名称	分片序号1	分片序号2	分片序号3	分片序号4
“Identification”字段值	0x000e(14)	0x000e(14)	0x000e(14)	0x000e(14)
“Flag”字段值	0x01	0x01	0x01	0x00
“Frame offset”字段值	0	80	160	240
传输的数据量	80bytes	80bytes	80bytes	68bytes

VLAN间路由实验

对应题目16，抄

设计型实验

模仿前人做的。

子网的数量：6，子网掩码均为：255.255.255.224，详细情况如下：

序号	网关	主机地址范围
1	202.108.100.33	202.108.100.34 – 202.108.100.62
2	202.108.100.65	202.108.100.66 – 202.108.100.94
3	202.108.100.97	202.108.100.98 – 202.108.100.126
4	202.108.100.129	202.108.100.130 – 202.108.100.158
5	202.108.100.161	202.108.100.162 – 202.108.100.190
6	202.108.100.193	202.108.100.194 – 202.108.100.222

连线组网：

在S1中配置VLAN：

vlan 2
port e1/0/1
int vlan 2
ip add 202.108.100.1 27
vlan 3
port e1/0/24
int vlan 3
ip add 202.108.100.225 27
int vlan 1
ip add 211.100.217.193 24

在R1中配置：

int GigabitEthernet0/0
ip add 211.100.217.192 24
ip route-static 202.108.100.0 24 211.100.217.193

PCA的IP：

IP：202.109.100.34
子网掩码：255.255.255.224
默认网关：202.109.100.33

PCB的IP：

IP：202.109.100.222
子网掩码：255.255.255.224
默认网关：202.109.100.193

用PCA来ping 211.100.217.192：

用PCB来ping 211.100.217.192：

符合实验要求。

Lab3 网络层实验