数据通信实验二:网络层分析实验
本实验主要围绕网络诊断和IP分片技术展开。首先通过ping命令测试本机网络状况(包括本地回环、本机IP、网关和外网地址),验证网络配置正确性。其次探究TTL工作原理,分析tracert命令的路由追踪功能。最后基于MTU理论设计IP分片实验:针对4000字节数据包(含ICMP报头),通过理论计算得出需分成3个分片(1518、1518、1086字节),并使用科来网络分析软件验证了分片大小和偏移量的准确
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4、 ping外网IP地址,本次实验ping sohu.com :
一、实验目的
- 学会使用ping命令检查本机的网络状况;
- 了解TTL的工作原理,并使用tracert命令进行路由分析;
- 在实验一MTU理论的基础上设计并验证IP分片。
二、实验内容
(一)、PING命令
通过一系列的ping命令,主要是向特定的目的主机发送ICMP Echo请求报文,即ICMP数据包,可以帮助我们检查网络问题出现于何地或者检验网络运行的情况。
1、 ping 127.0.0.1:
如果测试成功,则表明网卡、TCP/IP协议的安装、IP地址、子网掩码的设置正常。如果测试不成功,就表示TCP/IP的安装或设置存在问题。
2、 ping本机IP地址:
如果测试不成功,则表示本地配置或安装存在问题,应当对网络设备和通讯介质进行测试、检查并排查。
3、 ping网关IP地址:
这个命令如果应答正确,表示局域网中的网关路由器正在运行并能够做出应答。
4、 ping外网IP地址,本次实验ping sohu.com :
对此域名执行ping命令,计算机会先通过DNS服务器将域名转化成IP地址。如果这里出现故障,则表示本机的DNS服务器的IP地址配置不正确,或者所访问的DNS服务器出现故障。
(二)、TTL与TRACERT命令
TTL,是指定数据包被路由器丢弃之前允许通过的网段数量,它是由发送主机设置的,以防止数据包不断在IP互联网络上永不终止地循环。转发IP数据包时,要求路由器至少将TTL减小1,所以我们可以通过剩余TTL简单估计传输路由的个数。
另外,TTL还可以确定自己或对方的操作系统,其中Windows7 为64,Windows10为 128,Unix 为255 (实验结果及详细解释见ping命令截图) 。
Tracert命令是测量路由情况常使用的命令,可以用来显示传送的数据包从本机到目的主机所经过的路由。
(三)、IP数据包分片
在实验一最大数据传输单元MTU的基础之上,此次进一步分析及解读IP数据包分片。假设要发送一个大小为4000字节的数据包,首先通过理论分析:
对于4000字节的数据包而言,使用ping命令时还需要加上8字节的ICMP报头,又因为以太网数据帧的MTU 1500字节已经包括了20字节的IP报头,故而分片数N=(4000+8)/(1500-20)取整为3,所以需分成三个包:
第一个包大小:1480+20+18=1518字节 (其中18字节为以太网开销)
分片区间为0~1479;
第二个包大小:1480+20+18=1518字节
分片区间为1480~2959;
第三个包大小:(4000-1480-1480)+8+20+18 =1086字节(其中8字节为ICMP报头)
分片区间为2960~3999;
下面通过科来网络分析抓取数据包来验证理论:
从所抓取的数据包中可以看到,正如之前所计算的,4000字节的数据包被拆成了三个分片,大小分别为1518、1518和1086字节,而且实际的偏移量也和理论相吻合,大小分别为:0-1479、1480-2959和2960-3999字节;
同时,三个分片有着同样的标识0x1157,且可以根据分片位和分段偏移判断分片的先后顺序。
三、实验总结
此次实验最大的收获就是通过合理的理论分析,自己设计了一个大小4000字节的数据包,并结合了科来网络分析软件验证了自己的它将被分成三个包,且数据包的大小也和计算相当吻合。
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