浙江有什么大学武汉大学信息安全专业计算机网络实验报告

2020年12月7日发(作者：仲殊)

武汉大学计算机学院

课程实验

(

设计

)

报告

课程名称：

计算机网络实验

专业、班：

xxx

姓

名：

xxx

学

号：

xxx

学

期：

2015-2016

上

组、角色

第

8

组

D

主机

实验

成绩（教师填

分数

一

二

三

总评

比例

30%

35%

35%

100%

分数

(

百分制

)

写）

实验一

地址转换协议

ARP

一、实验过程及结果

练习一：领略真实的

ARP

（同一子网）

1.

在命令行下运行“arp

-

a”命 令，察看

ARP

高速缓存表

ARP

高速缓存表由哪几项组成？

答：

ip

地址、物理地址和类型

2.

启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（提 取

ARP

、

ICMP

）

。

3.

在命令行下运行“arp

-

d”命令，清空

ARP

高速缓存。

1

4.

主机

D ping

主机

C

5.

主机

D

停止捕获数据，并立即在命令行下运行“arp

-

a”命令察看

ARP

高速缓存。

结合协议分析器上采集到的

ARP

< p>报文和

ARP

高速缓存表中新增加的条目，简述

ARP

协议的报文交互过程以及

ARP

高速缓存表的更新过程。

2

< /p>

假设网络中的计算机

A

要和计算机

B

交换数据，那么计算机

A

要得到计算机

B

的

IP

地址和

MAC

地址的映射关系，首 先

A

要知道目的端的

IP

地址工作过程如下：

①计算机

A

检查自己的高 速缓存中的

ARP

表，判断

ARP

表中是否存有计 算机

B

的

IP

地址与

MA C

地址的映射关系。如果找到，则完成

ARP

地址解析；如果没有 找到，则

转至②。

3

< /p>

②计算机

A

广播含有自身

IP

地址与

MAC

地址映射关系的请求信息包，请求解析计

算机

B

的

IP

的地址与

MAC

地址映射关系。

③包括计算机

< p>B

在内的所有计算机接收到计算机

A

的请求信息，

< p>然后将计算机

A

的

IP

地址与

MAC

地址的映射关系存入各自的

ARP

表中。

④计算机

B

发送

ARP

响应信息，通知自己的

IP

地址与

MAC

地址的对应关系。

⑤计算机

A

收到计算机

B

的响应信息，并将计算机

B

的

IP

地址与

MAC

地址的映射< /p>

关系存入自己的

ARP

表中，从而完成计算机

B

的

ARP

地址解析。

练习二：编辑并发送

ARP

报文（同一子网）

1.

在主机

D

上启动仿真编辑器，并编辑一个

< p>ARP

请求报文。其中：

MAC

层：

目的

MAC

地址：设置为

FFFFFF- FFFFFF

。

源

MAC

地址：设置为主机< /p>

E

的

MAC

地址。

协议类型或数据长度：

0806

。

ARP

层：

发送端

MAC

地址：设置为主机

E

的< /p>

MAC

地址。

发送端

IP

地址：设置为主机

E

的

IP

地址（

172.16.0.2

）。

目的端

MAC

地址：设置为

000000-000000

。

目的端

IP

地址：设置为主机

F

的

IP

地址（

172.16.0.3

）。

4

2.

主机

B

、

F

启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置 过滤条件（提取

ARP

协议）。

3.

主机

D

在命令行下运行“arp < /p>

-

d”命令，清空

ARP

高速缓存。

4.

主机

D

发 送已编辑好的

ARP

报文。

5

5.

主机

D

立即在命令行下运行“arp

-

a”命令察看

ARP

高速缓存。

练习三

跨路由地址解析（不同子网）

1.

主机

D

在命令行下运行“arp < /p>

-

d”命令，清空

ARP

高速缓存。

6

2.

主机

A

、

B

、

C

、

D

、

E

、

F

重新启动协议分析器 ，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过

滤条件（提取

ARP

、

ICMP

）。

3.

主机

D ping

主机

< p>E

（

172.16.0.2

）。

4.

主机

A

、

B

、

C

、

D

、

E

、

F

停止数据捕获，察看 协议分析器中采集到的

ARP

报文，

7

并回答以下问题：

?

单一

ARP

请求报文是否能够跨越子网进行地址解析？为什么 ？

答：

不能，

由于

A RP

请求是以广播的方式进行，

而广播报文不能跨越子网，

因此，单一

ARP

请求报文不能够跨越子网进行地址解析。

?

ARP

地址解析在跨越子网 的通信中所起到的作用？

答：作用是解析网关的

MAC

地址，

ARP

本身无法跨跃不同网段。当数据要

发往外部网络时，

通常是首先使用

ARP

请求网关 路由器的

MAC

地址，

之后

将数据发往网 关路由器，

由网关路由器进行转发。

8

二、实验总结

（

1

）思考问题

1

、

ARP

分组的长度是固定的吗？试加以解释。

ARP

分组长度在不同网络上可能会改变。

ARP

分组中含有

< p>HTYPE

（硬件类型）

字

2

、

试

解释为什么

ARP

高速缓存每存入 一个项目就要设置

10-20

分钟的超时计时器。这

个时

间设置得太大或太小会出现什么问题？

ARP

高速缓存生存时间由超时计时器维护，这主要有以下两个原因：首先，高速 缓存

表的空间有限，

若不定期删除旧纪录就无法使新纪录加入到高速缓存 中来，

这样一来高

速缓存的作用就得不到体现。

其次，< /p>

再某一时刻，

若高速缓存的

MAC-IP

映射相对于 实

际主机

MAC

与

IP

映 射关系不一致时（这通常是由于在此时刻之前，两主机正常通信，

它们的

ARP

高速缓存中都存在彼此的

MAC-IP

映射，

接下来其中一台主机更换了网卡，

从而导致另一台主机高速缓存的

MA C-IP

映射相对于实际主机

MAC

与

IP

映射关系不

一致）

，网络通信必然受到影响，可以通过超时计时 器机制更新生存时间到期的纪录，

使网络通信在短时间内恢复正常。超时时间设置过大会 使

ARP

高速缓存中的纪录长期

得不到更新，

< p>降低高速缓存的利用率，

增加高速缓存的记录与实际的地址映射不一致时

恢复正常通信的时间。

超时时间设置过小，

会使高速缓存的记录被频繁删除， 从而导致

ARP

广播数据包在网络上大量出现，

增加网络 流量。

3

、

至少举出两种不需要发送

ARP

请求分组的情况。

当

ARP

缓存表中已经含有要解析的条目时不需要再次发送

ARP

< p>报文；

当目的地址是广

播地址时不需要发送

ARP< /p>

报文。

（

2

）心得总结

这是计算机网络的第一次实验，各种操作还不太熟练。

在实验中，通过自己的各种

操作，我对计算机网络中报文交互等产生了更深的体会，这是书本上所学不到的知识

,

我感到收获很大。

通过这次实验，我对

ARP

协议的报文格式、工作原理，以及高速缓存的作用也有

9

了更加深刻的理解。

ARP

高 速缓存表中记录了最近获取的

IP

地址与物理地址的映射关系，

包 含

IP

地址、

物理地址、

类型等字段，< /p>

可以方便计算机快速获取近期通讯过的网络上其他计算机的

IP

及其物理地址的映射关系，而不必每次都发送

ARP

请求以获取这些映射。发 送

IP

报文

前总是先对

ARP

< p>缓存表进行查找，看是否目标

MAC

地址存在于缓存表中，如果存在，

则不需要发送

ARP

请求报文而直接使用此地 址进行

IP

报文的发送。如果不存在，则发

送

< p>ARP

请求报文，并将结果存于

ARP

缓存表中供以后使用。 并且，在一段时间内如果

表中的某一行没有使用，就会被删除，这样可以大大减少

ARP

缓存表的长度，

加快查

询速度。

ARP

请求报文中包含了发送方的物理地址、发送方的

IP

地址和目标端的

IP

地址，

目标的物理地址用

0

填充。

将报文传递到数据链路层，

并在该层中用发送方的物理地址

作为源地址，用物理广播地址作为目的地址，

将其封装在一个帧中。同一链路中的每个

主机或路由器都接收到这个帧，

因为该帧中包含了一个广播目的地址，< /p>

所有的站点都对

报文进行移交，并将其传递到

ARP

。除了目标机器以外的所有机器都丢弃该报文。目

标机器对

IP

地址进行识别。

目标机器用一个包含其物理地址的

ARP

响应报文做出响应，

并对该报文进行单播。

发送方接收到一个响应 报文，

这样它就知道了目标机器的物理地

址。

这样就可以 将携带目标机器数据的

IP

数据报封装在一个帧中，

并单播到目的 地址。

单一

ARP

请求报文不能跨越子 网进行地址解析，

ARP

报文的存活空间只限在子网

内， 因为

ARP

报文的请求是在网关下的数据请求，脱离子网

ARP< /p>

报文也就自动失效。

ARP

地址解析在跨越子网的通信中作 用主要是解析网关的

MAC

地址，之后将数据发

往网关路由器，

由网关路由器进行转发。

实验二

网际协议

IP

一、实验过程及结果

练习一：编辑并发送

IP

数据报

1.

D

启动仿真编辑器，编辑一个

IP

数据报，其中：

MAC

层：

目的

MAC

地址：主机

B

的

MAC

地址（

网卡

1< /p>

）

。

源

MAC

地址：主机

D

的

MAC

地址。

10

协议类型或数据长度：

0800

。

IP

层：

总长度：

IP

层长度。

生存时间：

128

。

源

IP

地址：主机

D

的

< p>IP

地址。

目的

IP

地址：主机

E

的

IP

地 址。

校验和：在其他所有字段填充完毕后计算并填充。

11

IP

在计算校验和时包括那些内容？

答：

IP

报文中的首部

2.

在主机

B

（两块网卡

分别打开

两个捕获窗口）

、

E

上启动协议分析器，设置过滤条件

（

提取

IP< /p>

协议

）

，开始捕获数据。

3.

主机

D

发送第

1

步中编辑好的 报文。

4.

主机

B

、

E

刷新

查看捕 获的数据，在捕获到的数据中查找主机

D

所发送的数据报，并

回答以下问题：

第

1

步中主机

D

所编辑的报文，经过主机

B

到达主机

E

后，报文数

12

据是否发生变化？若发生变化 ，记录变化的字段，并简述发生变化的原因。

答：报文数据发生变化， 变化的字段为：生存时间、首部校验和，由于

D

发送给

E

的

报文跨网段，经过路由器

B

，

B

在转发数据报前将生存时间（

TTL

）减

1

，并重新计算

校验和。

5.

将第

1

步中主机< /p>

A

所编辑的报文的

“

生存时间

(TT L)

”

设置为

1

。重新计算校验和。

6.

发送

7.

主机

B

、

E

刷新捕获的数据，查找主机

A

所发送的数据报，并回答以下问题：

13

▽

主机

B

、

E

是否能捕获到主机

A

所发送的报文？简述产生这种现象的原因。

答：< /p>

B

能获取，

E

不能。因为将

D

所编辑的报文的生存时间设置为

1

，

B

作 为路由器在转

发前将报文的生存时间减一，变为

0

，则将 该数据报丢弃，不转发。所以主机

E

没有收

到数据报。< /p>

练习二：特殊的

IP

地址

1.

直接广播地址。

（< /p>

1

）主机

D

编辑

IP

数据报

1

，其中：

目的

MAC

地址：

FFFFFF- FFFFFF

。

源

MAC

地址：

D

的

MAC

地址。

源

IP< /p>

地址：

D

的

IP

地址。

目的

IP

地址：

172.16.1.255

。

校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。

< p>
（

2

）主机

D

再编辑

IP

数据报

2

，其中：

目的

MAC

地址：主机

B

的

MA C

地址（

网卡

1

）

。

源

MAC

地址：

D

的

MA C

地址。

源

IP

地址：

D

的

IP

地址。

目的

IP

地址：

172.16.1.255

。

校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。

14

（

3

）主机

B

、

C

、

A

、

E

、

F

启动协 议分析器并设置过滤条件（提取

IP

协议，捕获

D

接收

和发送的所有

IP

数据包，设置地址过滤条件如下：

D

的地址

<->Any

）

。

（

4

）主机

B

、

C

、

A

、

E

、

F

开始捕获数据。

（

5

）主机

D

同时发送这两个数据报。

（

6

）主机

B

、

C

、

A

、

E

、

F

刷新查看捕获的数据。

记录实验结果：

收到

IP

数据报

1

收到

IP

数据报

2

主机号

A

、

B

、

C

B

、

E

、

F

▽

结合实验结果，简述直接广播地址的作用。

答：

直接广播地址，

指定了一个特定网络的“所有主机”，一个 直接广播的单一拷贝被

发送到一个指定的网络，在那里他被广播到所有网络终端。

15

2.

受限广播地址。

（

1

）主机

C

编辑一个

IP

数据报，其中：

目的

MAC

地址：设置为

FFFFFF- FFFFFF

。

源

MAC

地址：

C

的

MAC

地址。

源

IP< /p>

地址：

C

的

IP

地址。

目的

IP

地址：设置为

255.255.255.255< /p>

。

校验和：在其它字段填充完毕后，计算并填充。

（

2

）主机

B

、

D

、

A

、

E

、

F

重新启动协议分析器并设置过滤条件（提取

IP< /p>

协议，捕获

D

接收和发送的所有

IP

数据包）

。注意：选择相应过滤器。

（

3

）主机

B

、

D

、

A

、

E

、

F< /p>

重新开始捕获数据。

（

4

）主机

C

发送这个数据报。

（

5

）主机

B

、

D

、

A

、

E

、

F

刷新查看捕获的 数据。

16

记录实验结果：

主机号

收到主机

C

发送的

IP

数据报

B

、

C

、

D

未收到主机

C

发送的

IP

数据报

B

、

E

、

F

▽ 结合实验结果，简述受限广播地址的作用。

答：受限的广播地址是

255.255.25.255

（全

1< /p>

）

，路由器不转发目的地址为受限的广播

地址的数据报，这 样的数据报仅出现在本地网络中。所以只有本局域网内的

A

、

B< /p>

、

D

主

机收到了

C

主机发送的

IP

数据报。

3.

环回地址。

（

1

）主机

C

重新启动协议分析器开始捕获数据并设置过滤条 件（提取

IP

协议）。

（

2

）主机

D ping 127.0.0.1

。

（< /p>

3

）主机

C

停止捕获数据。

▽

主机

C

是否收到主机

D

发送的目的地址为

127.0.0.1

的

IP< /p>

数据报？为什么？

主机

F

没有收到

E

发送的

IP

数据报，因为若主句发送一 个目的地址以为环回地址

（

127.0.0.1

）的

IP

数据报，则本主机中的协议软件就处理数据报中的数据，而不会把

数据报发送到任何网络。

所以

F

主机不会收到

< p>E

主机发送的目的地址为

127.0.0.1

的数

< p>
据报。

17