電子科技大學通訊學院
實驗指導書
楊甯編寫
2014 年 9 月
目錄實驗拓撲說明 1
實驗 1：ip 分組交付和 arp 協議 2
實驗 2：rip 協議的路由更新 9
實驗 3：ospf 協議的多區域特性 14
實驗 4：排錯工具－ping 和 trace 20
實驗 5：ftp 中的 tcp 傳輸服務 26
附錄 1：dynamips 與 dynagen 軟體 30
附錄 2：wireshark 軟體 35
附錄 3：協議資料報文格式 36
實驗拓撲說明
為了減少其他網路通訊對實驗現象和實驗資料的干擾，本課程實驗 1～3 使用
dynagen/dynamips 和 vmware workstation 模擬構建如下所示的乙個虛擬實驗拓撲，其中子網 a 和子網 b 的拓撲結構是固定的，網路雲的拓撲結構則隨各個具體實驗需求而變化。
實驗拓撲中的所有路由器均由 dynamips 軟體模擬實現，計算機 pc1、pc2、pc3 和 pc4 是由 vmware workstation 軟體實現的 windows xp 虛擬機器，server 是由 vmware workstation 軟體實現的 windows server 2003 虛擬機器或安裝了 iis 的 windows xp 虛擬機器， 乙太網 ethernet1 和 ethernet2 由提供集線器功能的虛擬網絡卡 vmnet1 和 vmnet2 模擬實現。
1實驗 1：ip 分組交付和 arp 協議
【實驗目的】
1、掌握 ip 子網劃分技術、ip 位址分配原則，以及特殊 ip 位址的特徵和作用 2、理解掌握直接交付與間接交付 ip 分組過程中的路由選擇、arp 解析和乙太網封
裝技術3、分析子網劃分對 ip 分組交付的影響
【預備知識】
1、ip 位址、mac 位址、子網和掩碼的概念 2、掩碼運算：確定 ip 網路（或子網）及其範圍 3、乙太網原理和幀結構
【實驗原理】
ip 子網中使用乙個 32 位元的掩碼來標識乙個 ip 位址的網路/子網部分和主機部分。 將 ip 位址和掩碼進行「位與」運算後可以得到該 ip 位址所在 ip 子網的子網位址，結合掩碼中 0 位元個數可以確定該 ip 子網的 ip 位址空間範圍。根據 ip 位址所在 ip 子網的子網位址及其掩碼，可以判斷這些 ip 位址是否屬於同乙個 ip 子網。
ip 位址空間中定義了一些特殊位址：
網路/子網位址：標識乙個 ip 網路或子網。
直接廣播位址：表示該分組應由特定網路上的所有主機接收和處理。
受限廣播位址：表示該分組應由源所在網路或子網上的所有主機接收和處理。
本網路上本主機位址：表示主機自己。
環迴位址：用來測試機器的協議軟體。
ip 分組被交付到最終目的地有兩種不同的交付方式：直接交付和間接交付。交付時首先通過路由選擇技術確定交付方式：
如果 ip 分組的目的與交付者在同乙個 ip 網路上， 就直接交付該分組至目的站點；如果 ip 分組的目的與交付者不在同乙個 ip 網路上，就間接交付該分組至下乙個路由器（即下一跳站點）。
在乙太網上，ip 分組是封裝在以太幀中傳送的，因此傳送時除了要有接收站的 ip 位址（ip 分組中的目的 ip 位址）外，還需要接收站的 mac 位址（乙太網幀中的目的 mac 位址）。arp 協議（rfc 826）實現了 ip 位址（邏輯位址）到 mac 位址（實體地址）的動態對映，並將所獲得的對映存放在 arp 快取記憶體表中。
不同的交付方法將導致不同的 arp 解析操作，獲取不同的目的實體地址。直接交付時，交付者直接將 ip 分組交付給該分組的目的站點，因此交付者使用 arp 協議找出 ip 分組中目的 ip 位址對應的實體地址。間接交付時，交付者需要將 ip 分組交付給下一跳站點，而不是該 ip 分組的目的端，因此交付者使用 arp 協議找出下一跳站點 ip 位址對應的實體地址。
ip 網路是乙個邏輯網路，乙個物理網路可以被邏輯劃分成若干個 ip 網路。兩個 ip 網路之間的通訊必須經由路由器中繼，未經路由器互連的兩個 ip 網路即使在同一物理網中也不能通訊。主機的預設閘道器位址就是連線該主機所在 ip 網路的路由器介面的 ip 位址。
2【實驗內容】
實驗拓撲中 vmware 虛擬機器 pc1、pc2、pc3 和 pc4 分別位於由提供集線器功能的虛擬網絡卡 vmnet1 和 vmnet2 模擬實現的兩個乙太網 ethernet1 和 ethernet2 中，這兩個乙太網對應的 ip 子網 a 和子網 b 分別連在 dynamips 軟體模擬實現的路由器 r1 和 r2 的 f0/0 介面上。r1 和 r2 之間通過 ppp 鏈路互聯。r1、r2、pc2、pc3 和 pc4 的網路連線均已配置。
實驗者首先在 pc1 上配置其網路連線，並配合通訊測試命令（ping）來檢驗特殊 ip 位址的用途以及 ip 子網設定對同一物理網內計算機間通訊的影響，從而理解並掌握子網位址、子網廣播位址和主機位址的概念、特徵與用途。
然後在 pc1 上使用 ping 命令分別進行 ip 子網內通訊和 ip 子網間通訊，通過 arp 快取表操作命令、dynamips 軟體的分組捕獲功能以及 wireshark 軟體的捕獲分組檢視功能，分析 ip 分組的直接交付、間接交付操作和路由器的作用，掌握 arp 協議的工作原理，以及 ip 分組投遞過程中源/目的 ip 位址與源/目的 mac 位址的特徵，理解 ip 子網對 ip 分組交付的影響。
【實驗步驟】
1、確保網路連線中的 vmnet1 和 vmnet2 均被啟用，然後依次啟動 vmware workstation 中 tcpip 組內的虛擬機器 pc1、pc2、pc3 和 pc4，使用 ipconfig 命令檢視並記錄這 4 臺 pc 的網路連線資訊，在 pc1 上 ping pc2 的 ip 位址，記錄並分析 ping 的結果。
2、設定 pc1 的子網掩碼為 255.255.255.
0，然後將其 ip 位址分別設為 192.168.11.
0、 192.168.11.
255，記錄並分析設定結果。
3、根據實驗拓撲中的各子網資訊以及步驟 1 中記錄的 pc2、pc3、pc4 的網路連線資訊，配置 pc1 的 ip 位址、子網掩碼和預設閘道器，使得 pc1 能夠 ping 通 pc2，
並在 pc1 上分別 ping pc3 和 pc4 的 ip 位址，記錄並分析 ping 的結果。
4、在 pc1 上分別 ping 以下 8 個 ip 位址：0.0.
0.0、255.255.
255.255、192.168.
11.0、 192.168.
11.255、127.0.
0.0、127.0.
0.1、127.0.
0.10、127.255.
255.255，記錄並分析 ping 的結果。
5、執行 dynagen 中的「network device list」程式，核對確保 檔案中 r1 的 f0/0 值與「network device list」中 vmnet1 的「nio_gen_eth…」一致，r2 的 f0/0 值與「network device list」中 vmnet2 的「nio_gen_eth…」一致。然後啟動
dynamips server（直到步驟 15 才能關閉 dynamips server 視窗），接著執行
3在 dynagen 視窗中提示符「=>」後依次輸入以下命令啟動路由器 r1 和 r2，並進入其 cli：
=> start r1 => start r2 => con r1 => con r2
6、分別在 r1 的 cli 提示符「r1>」後以及 r2 的 cli 提示符「r2>」後輸入「show arp」命令檢視並記錄兩台路由器當前的 arp 快取表，例：
r1> show arp r2> show arp
7、在 dynagen 視窗中提示符「=>」後依次輸入以下命令捕獲子網 a、子網 b 和子網 c 中的分組：
=> capture r1 f0/0 a.cap => capture r2 f0/0 b.cap
=> capture r2 s1/0 c.cap ppp
8、分別在 pc1、pc2、pc3、pc4 上使用命令「arp -d *」清空四台 pc 上的 arp 快取表，然後使用命令「arp -a」檢視並記錄清空操作後的 arp 快取表。
9、在 pc1 上 ping pc2 的 ip 位址，記錄 ping 回應資訊。ping 結束後分別在 pc1、 pc2、pc3、pc4 上使用命令「arp -a」、在 r1 和 r2 的 cli 上使用命令「show arp」
檢視並記錄四台 pc 和兩台路由器的 arp 快取表。
10、在 pc1 上 ping pc3 的 ip 位址，記錄 ping 回應資訊。ping 結束後分別在 pc1、 pc2、pc3、pc4 上使用命令「arp -a」、在 r1 和 r2 的 cli 上使用命令「show arp」
檢視並記錄四台 pc 和兩台路由器的 arp 快取表。
11、在 pc1 上 ping pc4 的 ip 位址，記錄 ping 回應資訊。ping 結束後分別在 pc1、 pc2、pc3、pc4 上使用命令「arp -a」、在 r1 和 r2 的 cli 上使用命令「show arp」
實驗指導書
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