《网络协议分析》实验指导书
表2 IP 地址的分类 IP 地址 类型 A 类 B 类 C 类 D 类 E 类 第一字节 十进制范围 1-126 128 －191 192 －223 224 －239 240 －254 二进制 固定最高位 0 10 110 1110 1111 二进制 网络位 8 位 16 位 24 位 二进制 主机位 24 位 16 位 8 位 组播地址 保留试验使用
如表2 所示，IP 地址分为A，B，C，D，E 五类，其中A、B、C 类地址为可分配主机地址，而D 类地址为组播地址，E 类地址保留以备将来的特殊使用。IP 地址采用点分十进制方式记录，每个地址表被视为4 个以点分隔开的十进制整数，每个整数对应一个字节。
A、B、C 三类地址由两部分组成：网络地址和主机地址，这三类地址的网络地址部分的 长度不一样。每个A 类地址的网络中可以有 1600 万台主机；每个B 类地址的网络中可以有 65534 台主机；每个C 类地址的网络中可以有254 台主机。 （2）IP 报文格式
IP 报文由报头和数据两部分组成，如图9 所示：
图9 IP 报文格式
其中主要字段的意义和功能如下： * 版本：指IP 协议的版本；
* 头长：是指IP 数据报的报头长度，它以4 字节为单位。IP 报头长度至少为 20 字节，如果选项部分不是4 字节的整数倍时，由填充补齐； * 总长度：为整个IP 数据报的长度； * 服务类型：规定对数据报的处理方式；
* 标识：是IP 协议赋予数据报的标志，用于目的主机确定数据分片属于哪个报文；
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* 标志：为三个比特，其中只有低两位有效，这两位分别表示该数据报文能否分段和是 否该分段是否为源报文的最后一个分段；
* 生存周期：为数据报在网络中的生存时间，报文每经过一个路由器时，其值减 1，当生存周期变为 0 时，丢弃该报文；从而防止网络中出现循环路由； * 协议：指IP 数据部分是由哪一种协议发送的；
* 校验和：只对IP 报头的头部进行校验，保证头部的完整性；
* 源IP 地址和目的IP 地址：分别指发送和接收数据报的主机的IP 地址。 （3）IP 数据报的传输过程
在互联网中，IP 数据报根据其目的地址不同，经过的路径和投递次数也不同。当一台主机要发送 IP 数据报时，主机将待发送数据报的目的地址和自己的子网掩码按位 “与”，判断其结果是否与其所在网络的网络地址相同，若相同，则将数据报直接投递给目的主机，否则，将其投递给下一跳路由器。
路由器转发数据报的过程如下：
① 当路由器收到一个数据报文时，对和该路由器直接相连的网络逐个进行检查，即用目的地址和每个网络的子网掩码按位 “与”，若与某网络的网地址相匹配，则直接投递；否则，执行2。 ② 对路由表的每一行，将其中的子网屏蔽码与数据报的目的地址按位 “与”，若与该行的目的网络地址相等，则将该数据报发往该行的下一跳路由器；否则，执行3。
③ 若路由表中有一个默认路由，则将数据报发送给路由表所指定的默认路由器。否则，报告转发出错。
四．实验步骤
使用 Ping 命令在两台计算机之间发送数据报，用Wireshark 截获数据报，分析IP 数据报的格式，理解IPv4 地址的编址方法，加深对IP 协议的理解。
不带参数的ping命令，默认向目标主机发送数据为32个字节长度的ICMP回送请求报文，封装在IP数据报中。数据包如果顺利到达目的主机，则目的主机会返回一个回送请求报文，该报文会携带原始的数据。如果传输过程中出错，数据不能继续转发传输，则会向发送主机返回一个差错报文，报告发送主机数据传输过程中出现的问题。
环境应有局域网连接，学生两两一组，开展实验。
分析报文中IP 数据报头的格式，完成下表：
表3 IP 协议报文分析 字段 版本 头长 服务类型 总长度 标识 标志 片偏移 生存周期 协议 校验和 源地址 报文信息 说明 第 17 页 共 49 页
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目的地址
附录：假设实验中192.168.7.87向192.168.7.85发送ping报文，则发出的请求报文可能如下：
收到的响应报文可能如下：
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实验三 ICMP 协议分析
一．实验目的：
1．熟悉ICMP协议的主要内容
2.掌握获取ICMP协议几种常用报文的方法； 3.理解ICMP协议的主要用途； 4.理解ping、tracert命令的原理。
二．实验内容
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1.捕获ICMP的常见报文（回送请求、回送响应、超时、目标不可达等），并进行分析。 2.分析tracert命令所产生的网络报文
三．实验原理
1． ICMP 协议介绍
ICMP（Internet Control Message Protocol）是因特网控制报文协议[RFC792]的缩写，是因特网的标准协议。ICMP允许路由器或主机报告差错情况和提供有关信息，用以调试、监视网络。
（1）ICMP 的报文格式
图10 ICMP 回送请求和应答报文格式
在网络中，ICMP 报文将封装在IP 数据报中进行传输。由于ICMP 的报文类型很多，且 又有各自的代码，因此，ICMP 并没有一个统一的报文格式供全部 ICMP 信息使用，不同的 ICMP 类别分别有不同的报文字段。
ICMP 报文只在前 4 个字节有统一的格式，即类型、代码和校验和 3 个字段。接着的4 个字节的内容与ICMP 报文类型有关。图20 描述了ICMP 的回送请求和应答报文格式，ICMP 报文分为首部和数据区两大部分。其中：
* 类型：一个字节，表示ICMP 消息的类型，内容参见表5； * 代码：一个字节，用于进一步区分某种类型的几种不同情况； * 校验和：两个字节，提供对整个ICMP 报文的校验和；
（2）ICMP 的报文类型
ICMP 报文的种类可以分为ICMP 差错报告报文和ICMP 询问报文两种，表4 列出了已定义的几种ICMP 消息。
表4 ICMP 消息及类型码 类型的值 0 3 4 5 8 9 10 ICMP 消息类型 回送(Echo)应答 目的站点不可达 源站点抑制(Source quench) 路由重定向(Redirect) 回送请求 路由器询问 路由器通告 类型的值 12 13 14 15 16 17 18 ICMP 消息类型 参数出错报告 时间戳(Timestamp)请求 时间戳(Timestamp)应答 信息请求 信息应答 地址掩码(Address mask)请求 地址掩码(Address mask) 应答 第 20 页 共 49 页