实验3 网络层实验

1 本次实验内容

ARP协议实验
ICMP协议实验
IP协议实验
VLAN间路由综合实验（选做）
子网划分设计实验（选做）

2 MOOC 答案

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3 ICMP 协议实验

3.1 实验步骤

3.1.1 ICMP 询问报文分析

组网
1. PCA Eth0 与 S1 的 E0/1 连
2. PCB Eth0 与 S1 的 E0/23 连
3. 实验组网-提交
为 PCA、PCB 配置 ip 地址和默认网关，为交换机配置 VLAN2 和 VLAN3
1. PCA
  IP 地址：10.1.2.10
  子网掩码：255.255.255.0
  默认网关：10.1.2.1
2. PCB
  IP 地址：10.1.3.10
  子网掩码：255.255.255.0
  默认网关：10.1.3.1
3. 配置交换机
  1. （我觉得直接打开 s1.ht 也可以）启动超级终端，取个名字 test，然后设置端口
  2. 配置交换机
    sys
    sysname S1
    vlan 2
    port e 0/1 e 不行就 ge 或者 gigabitEthernet
    inter vlan2
    ip add 10.1.2.1 255.255.255.0
    vlan 3
    port e 0/23 e 不行就 ge 或者 gigabitEthernet
    inter vlan3
    ip add 10.1.3.1 255.255.255.0
PCA、PCB 上启动 wireshark 进行报文截获
PCA ping PCB ping 10.1.3.10
完成实验报告第 6 题
重新用 wireshark 进行报文截获，并 PCA 上启动 pingtest
1. 设置地址掩码请求报文参数
2. 点击“发送”
3. 查看 wireshark 截获的 ICMP 报文
  完成实验报告第 7 题
PCA 上重新启动 pingtest
1. 设置时间戳请求报文参数
2. 点击“发送”
3. 查看 wireshark 截获的 ICMP 报文
  完成实验报告第 8 题

3.1.2 ICMP 差错报文分析

重新用 wireshark 进行报文截获
PCA 上 ping 10.1.3.20
PCA 上 ping 10.1.4.10
分析上面两种情况产生的报文
完成实验报告第 9 题
取消 PCA 上的 DNS 配置（确定 DNS 服务器都为空）
PCA, PCB重新用 wireshark 进行报文截获
PCA 上命令行 tracert 10.1.3.10
保存 PCA 截获的报文为"tracert-23373125"并进行分析
完成实验报告第 10 题

3.2 报告填写

6 根据3.6.1步骤2——在PC A 和 PC B上启动Wireshark软件进行报文截获，然后PC A ping PC B，分析截获的ICMP报文：共有个ICMP报文，分别属于哪些种类？对应的种类和代码字段分别是什么？请分析报文中的哪些字段保证了回送请求报文和回送应答报文的一一对应？

1. 8 个 ICMP 报文，4 个 request，4个reply
2. Pasted image 20251123210043.png
3. 标识符 Identifier 和序列号 Sequence number字段保证了回送请求报文和回送应答报文的一一对应。

7 根据3.6.1步骤3——在 PCA 和 PCB 上启动Wireshark软件进行报文截获，运行pingtest程序，设置地址掩码请求报文参数，分析截获报文填写下表：


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 (Address mask request)	Type	18 (Address mask reply)
Code	0	Code	0
Checksum	Oxe3ff[correct]	Checksum	Oxe3fe [correct]
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 (0X00000000)	Address mask	255.255.255.0 (0xffffffQ0)

8 根据3.6.1步骤4——在 PCA 和 PCB 上启动Wireshark软件进行报文截获，运行pingtest程序，设置时间戳请求报文参数，分析截获报文填写下表：

Pasted image 20251123215439.png

通过上述实验，仔细体会ICMP询问报文的作用。

9 根据3.6.2中步骤1回答：

请比较这两种情况有何不同？
对于10.1.3.20，处于不同的网段，发送至网关后能够找到相应的网络，但在网络内发送ARP请求不能获得应答，无法继续转发，因而不能获得应答；而对于10.1.4.10，在发送到网关，也就是S1后，由于S1路由表中并没有该网络的项，认为不可达，并向源主机发送重点不可达报文。
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？
截获到了终点不可达报文，类型为3（Destination unreachable），代码为0（Network unreachable），表示网络不可达。此报文的ICMP协议部分分为两部分，第一部分为前四个字节，包括类型、代码和校验，是ICMP的统一部分；对于此类ICMP报文，剩下的是数据部分，即产生错误的IP数据报的20字节首部和其后8字节的数据，用来表示产生错误的原始ICMP报文。

10 根据3.6.2中步骤2回答：

结合报文内容，简述tracert的工作过程。
分析内容可知：
1. 第一步，发送一个 TTL 为 1 的报文，当该报文到达第一个路由器时 TTL 减 1 变为 0，路由器就不再对其进行转发，直接丢弃。此时发送一个ICMP“超时”信息给源主机，并告知自己的IP地址。
2. 第二步，再发送一个TTL为2的报文，与以上的过程相似，在第二跳返回TTL超时，这个过程不断进行，直至到达目的地。
3. 在目的地，因为此时数据报使用的是无效的端口号（默认为33434），目的主机会返回一个ICMP目的地不可达消息，从而tracert操作结束。
  在以上的数据传输过程中，tracert会记录下每一个ICMP TTL超时消息的源地址，从中获得报文到达目的地所经过的网关的IP地址。
截获了哪种ICMP差错报文？其类型和代码字段值是什么？
截获到了ICMP超时差错报文，类型（Type）:11，代码字段（Code）：0。

4 VLAN 间路由综合实验（选做）

4.1 实验步骤

组网
配置 IP 地址（网关暂时先不配置）
1. PCA
  IP 地址：192.168.2.10
  子网掩码：255.255.255.0
2. PCB
  IP 地址：192.168.3.10
  子网掩码：255.255.255.0
3. PCC
  IP 地址：192.168.2.11
  子网掩码：255.255.255.0
4. PCD
  IP 地址：192.168.3.11
  子网掩码：255.255.255.0
配置 s1 和 s2
1. 配置 s1：PCA 上 s1.ht 超级终端内
  sys
  sysname S1
  vlan 2
  port e 0/1 to e 0/5 e 不行就 ge 或者 gigabitEthernet
  vlan 3
  port e 0/20 to e 0/24 e 不行就 ge 或者 gigabitEthernet
2. 配置 s2：PCB 上 s2.ht 超级终端内
  sys
  sysname S2
  vlan 2
  port e 0/1 to e 0/5 e 不行就 ge 或者 gigabitEthernet
  vlan 3
  port e 0/20 to e 0/24 e 不行就 ge 或者 gigabitEthernet `
配置交换机上的 trunk 端口：
1. PCA 上 s1.ht 超级终端内
  inter e 0/13
  port link-type trunk
  port trunk permit vlan 2 3
2. PCB 上 s2.ht 超级终端内
  inter e 0/13
  port link-type trunk
  port trunk permit vlan 2 3
四台计算机上都运行 wireshark 截获报文
PCC ping PCD ping 192.168.3.11 发现不能 ping 通
根据各个计算机截获的报文分析原因
在交换机S1上配置VLAN2和VLAN3的接口P地址,VLAN2接口的IP地址配置为192.168.2.1/24.VLAN3接口的IP地址配置为192.168.3.1/24
inter VLAN 2
ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
inter VLAN 3
ip address 192.168.3.1 255.255.255.0
配置各台计算机的默认网关地址
PCA：192.168.2.1
PCB:192.168.3.1
PCC:192.168.2.1
PCD:192.168.3.1
清空所有计算机和交换机的MAC地址表和arp缓存
1. PCA,PCB,PCC,PCD 上 cmd
  arp -d
  arp -a（查看 arp 缓存发现全部清空了）
2. PCA,PCB 上 s1.ht/s3.ht 超级终端
  quit （到[s1]）
  undo mac-address (y)
  reset arp all
PCC ping PCD ping 192.168.3.11 发现能 ping 通
根据各个计算机截获的报文分析，完成实验报告第 16 题

4.2 报告填写（以下答案存疑，建议跟着实际报文写）

16．综合型实验（VLAN间路由实验结果分析）（选做）
根据跨交换机VLAN间路由实验（PCC ping PCD）所截获报文，对整个网络层和数据链路层的报文转发过程进行分析。
约定如下：数据帧中的MAC地址对：（目的MAC地址，源MAC地址）
数据报中的IP地址对：（目的IP地址，源IP地址）

STEP 1

PCC发送的第一个报文类型是什么？为什么？
是ARP报文，因为发送要首先获得目的主机的MAC地址。
包含该报文数据帧中的VLAN id、MAC和IP地址对是：
1. VLAN id＝2
2. MAC：(ff.ff.ff.ff.ff.ff, MAC_PCC)
3. IP：(192.168.2.1, 192.168.2.11)

STEP 2

S2收到数据帧后，对其MAC地址表的操作是：
在其MAC地址表增加一条记录，内容为（MAC_PCC，E0/1）。
S2根据接收数据帧的端口所属VLAN，在其中插入VLAN id＝2的标签，并向除接收端口外的所有VLAN2端口转发这个数据帧。

STEP 3

S1收到数据帧后，对其MAC地址表的操作是：
在其MAC地址表增加一条记录，内容为（MAC_PCC，E0/13）。
S1将ARP报文交付给网络层，对其ARP表的操作是：
在其ARP缓存增加一条记录，内容为(MAC_PCC, 192.168.2.11)。
S1发送的包含ARP Reply报文的数据帧中：
1. MAC：(MAC_PCC，MAC_VLAN2)
2. IP：(192.168.2.11, 192.168.2.1)
3. VLAN id＝2

STEP 4

S2收到数据帧后，对其MAC地址表的操作是：
在其MAC地址表增加一条记录，内容为（MAC_VLAN2，E0/13）。
S2收到数据帧后，根据VLAN标签和MAC表，决定向端口E0/1转发该数据帧。
S2根据端口E0/1是access类型端口，去掉VLAN标签，从端口E0/1转发该帧。

STEP 5

PCC收到ARP Reply报文，更新其ARP缓存。显示ARP缓存的命令：arp -a，显示的内容：
1. IP: 192.168.2.1
2. MAC: MAC_VLAN2
PCC发送的包含ICMP Echo Request报文的数据帧中：
1. VLAN id＝2
2. MAC：(MAC_VLAN2，MAC_PCC)
3. IP：(192.168.3.11，192.168.2.11)

STEP 6

S2收到数据帧，根据其接收端口添加VLAN2标签；根据目的MAC查找MAC地址表；将数据帧由E0/13端口转发给S1。
S2转发的数据帧中：
1. VLAN id＝2
2. MAC：(MAC_VLAN2，MAC_PCC)
3. IP：(192.168.3.11，192.168.2.11)

STEP 7

S1收到S2转发的数据帧，交付网络层，根据目的IP地址查路由表，将报文路由到int vlan 3，准备通过数据链路层交付给PCD。
因未查到PCD的MAC地址，需发送包含ARP Request报文的数据帧：
1. VLAN id＝3
2. MAC：(ff.ff.ff.ff.ff.ff，MAC_VLAN3)
3. IP：(192.168.3.11，192.168.3.1)

STEP 8

S2收到S1转发的数据帧，根据其VLAN id＝3，向除接收端口外的所有属于VLAN3的端口转发该数据帧。
S2根据端口E0/24是access类型端口，去掉VLAN标签，从端口E0/24转发该帧。

STEP 9

PCD收到S2转发的数据帧，更新其ARP缓存，内容为：
1. IP: 192.168.3.1
2. MAC: MAC_VLAN3
PCD发送包含ARP Reply报文的数据帧中：
1. VLAN id＝3
2. MAC：(MAC_VLAN3，MAC_PCD)
3. IP：(192.168.3.1，192.168.3.11)

STEP 10

S2收到数据帧，根据其接收端口添加VLAN3的标签；根据目的MAC查找MAC地址表；将数据帧由E0/13端口转发给S1。
S2转发的数据帧中：
1. VLAN id＝3
2. MAC：(MAC_VLAN3，MAC_PCD)
3. IP：(192.168.3.1，192.168.3.11)

STEP 11

S1收到数据帧，提交到网络层，更新其ARP表。
S1对包含ICMP Echo Request报文的数据帧的VLAN标签进行替换，由VLAN id=2变为VLAN id=3。封装的数据帧中：
1. VLAN id＝3
2. MAC：(MAC_PCD，MAC_VLAN3)
3. IP：(192.168.3.11，192.168.3.1)
查找MAC地址表，由E0/13端口发送。

STEP 12

S2收到S1转发的数据帧，根据其VLAN id和目的MAC地址，向E0/24端口转发该数据帧。
S2根据端口E0/24是access类型端口，去掉VLAN标签，从端口E0/24转发该帧。

STEP 13

PCD收到包含ICMP Echo Request报文的数据帧，发送包含ICMP Echo Reply报文的数据帧：
1. VLAN id＝3
2. MAC：(MAC_VLAN3，MAC_PCD)
3. IP：(192.168.3.1，192.168.3.11)

STEP 14

S2收到数据帧，根据其接收端口添加VLAN3的标签；根据目的MAC查找MAC地址表；将数据帧由E0/13端口转发给S1。
S2转发的数据帧中：
1. VLAN id＝3
2. MAC：(MAC_VLAN3，MAC_PCD)
3. IP：(192.168.3.1，192.168.3.11)

STEP 15

S1收到S2转发的数据帧，交付网络层，根据目的IP地址查路由表，将报文路由到int vlan2，准备通过数据链路层交付给PCC。
查找PCC的MAC地址，替换VLAN标签，封装并发送数据帧：
1. VLAN id＝2（原内容空缺，根据上下文补充）
2. MAC：(MAC_VLAN3，MAC_PCD)
3. IP：(192.168.3.1，192.168.3.11)

STEP 16

S2收到S1转发的数据帧，根据其VLAN id和目的MAC地址，向E0/1端口转发该数据帧。
S2根据端口E0/1是access类型端口，去掉VLAN标签，从端口E0/1转发该帧。

这样，PCC收到S2转发的包含ICMP Echo Reply报文的数据帧，第一轮ICMP询问和应答过程结束。