班级网站 php,白山市网站建设,长乐区建设局网站,简述网站建设的基本过程实验 6#xff1a;IPV4地址的构造超网及IP数据报
一、 实验目的 加深对IPV4地址的构造超网#xff08;无分类编制#xff09;的了解。 加深对IP数据包的发送和转发流程的了解。
二、 实验环境
• Cisco Packet Tracer 模拟器
三、 实验内容
1、了解IPV4地址的构造超网…实验 6IPV4地址的构造超网及IP数据报
一、 实验目的 加深对IPV4地址的构造超网无分类编制的了解。 加深对IP数据包的发送和转发流程的了解。
二、 实验环境
• Cisco Packet Tracer 模拟器
三、 实验内容
1、了解IPV4地址的构造超网无分类编制
(1) 第一步构建网络拓扑拖动五个主机两个路由器一个交换机使用自动连接类型将其连接起来。其中路由器使用2911。如图1所示。 图 1 构建网络拓扑
(2) 第二步设置各个主机的IP地址以及子网掩码需要按照下图给出的要求来设计题目要求如图2所示。 图2 配置IP及子网掩码的要求
(3) 第三步先来分析一下最上面的网络后面的25表示前面25个bit表示网络前缀所以就可以得出最小的地址也就是192.168.16.0这个作为网络地址而最大的地址就是192.168.16.127这个最大的地址就作为广播地址。同理我们也可以由此原理得出各个网络的可分配给主机或路由器的地址的范围以及求出对应的子网掩码。如图3所示。 图3 计算各个网络IP以及子网掩码
(4) 第四步开始为各个主机以及路由器分配IP地址以及子网掩码。IP地址可以从可选范围任选一个子网掩码使用上面计算出来的填写一个如图4所示。全部设置完并且写好注释如图5所示。 图4 填写主机IP地址以及子网掩码 图5 配置IP及子网掩码和路由器
(5) 第五步此时处于同一个网络中的各个主机应该是可以互相进行通信的因为都设置为了正确的IP地址以及子网掩码。使用左上角的主机ping一下IP地址为192.168.0.2的主机。如图6所示。如果不指定默认网关的话那么左上角的主机不可以与最下方的网络中的其中任何一个主机进行通信因为不知道该怎么从路由器转发出去。 图6 处于同一网络中的主机可以ping通
(6) 第六步为主机配置好了默认网关之后在使用左上角的主机去ping一下下面的任何主机中的一个。比如说ping 192.168.16.129。如图7所示。之所以第一次请求超时是因为上面的主机首先判断发送过去的目的地址和自己是不是在同一个网络所以上方主机就会把数据包交给自己网络的默认路由器也就是默认网关所指向的那个路由器但是找不到这个IP地址对应的MAC地址所以就会发送一个ARP的广播请求来获得这个MAC地址而路由器在收到这个请求之后发现是传给自己的某一个端口的然后路由器发回去一个单波响应把自己的MAC地址发送回去同理路由器转发的时候也是这个原理。 图7 配置完默认网关之后可以通信
(7) 第七步在配置好了默认网关之后使用ping指令让左边的主机去ping一下最右边的主机ping 192.168.16.198。如图8所示。 图8 此时计算机之间不能互通
(8) 第八步可以看到上图收到的响应是来自IP地址为192.168.16.126的路由器也就是说原主机发送的数据包先是转发到了路由器然后路由器向原主机报告说目的主机不可以到达。之所以说路由器不知道如何转发是因为路由器的路由表里面并没有存储相关信息。
(9) 第九步查看路由器的路由表。如图9所示。这里面的6条数据分别是和路由器直接相连的三个网络以及记录了自己的三个接口的IP地址之所以原主机发送请求给最右边的主机不成功正是因为左边的路由器根本就不知道最右边的网络的存在所以不知道如何转发。 图9 路由器的路由表
(10) 第十步给最左边的路由器添加一个静态路由。如图10所示。 图9 为路由器添加静态路由
(11) 第十一步此时再查看路由的路由表如图10所示。就可以发现多了一条记录此时路由器就知道当目的主机在另一个网络时就知道下一跳该往哪里走了。 图10 路由器知道了另一个网络的路线
(12) 同理给右侧的路由也添加两条静态路由添加的具体数据信息上面的图片中已经给出其中上面的那个静态路由告诉这个路由器怎么到达左上方的那个网络而下面哪一个的静态路由是告诉怎么去左下方的网络。添加如图11所示。 图11 为右侧的路由器添加静态路由
(13) 为路由器添加好了所有的静态路由之后理论上这个网络拓扑中的所有主机之间都是可以正常通信的下面就来测试一下使用左上角的主机ping一下最右边的主机即ping 192.168.16.198如图12所示。之所以会有两次超时的请求也是因为ARP广播请求以及接收到的单波响应导致的。如果相同的指令在执行一次的话就不会出现超时的情况。 图12 左上角主机成功ping通右边主机
(14) 可以发现右边的路由器的两个静态路由的下一跳地址是相同的因此就可以实现路由聚会也就是构造超网路由聚合就是找到两个目的网络的共同前缀路由聚合之后如图13所示。此时路由器转发相当于是到达了一个更大的地址块而不是到达两个分散的地址块。 图13 两个静态路由进行路由聚合
(15) 此时使用最右边的主机去ping一下左边的两台主机中的一个如图14所示。成功ping通说明此次路由聚合是成功的。 图14 主机之间成功通信
2、IP数据报的发送和转发过程
(1) 第一步构建网络拓扑在逻辑工作空间上拖动六个普通计算机和三个交换机以及两个路由器选择自动连接把设备连接起来并设置好IP并在计算机旁边写好IP注释。并写好MAC地址注释。如图15所示。 图 15 构建网络拓扑并写好注释
(2) 第二步切换到仿真模式并且过滤协议只保留ARP协议和ICMP协议。并且让左上角的主机去给左下角的主机发送一个ICMP的报文发送之前将原主机以及经过的路由器和目的主机的三个ARP高速缓存表给打开另外还需要调整三个ARP高速缓存表的列的位置还需要打开路由器的路由表如图16所示。之所以路由器的ARP表不是空的是因为存放着三个端口的IP地址以及对应的MAC地址所以不是空的。路由表的里的类型C表示直接连接L表示自己接口的IP地址S表示的是静态路由。 图16 查看ARP高速缓存表及路由表
(3) 第三步为左上角的主机添加一个简单的PDU让其发送给左下角的主机。并打开ICMP的数据报。如图17所示。 图17 ICMP数据报里面的内容
(4) 第四步原主机要发送一个ICMP的数据报给目的主机首先需要封装成IP数据报源地址就填原主机的IP目的地址就填目的主机的IP然后还需要封装成以太网的帧才可以发送走以太网帧的首部的原MAC地址填的是原IP地址对应的MAC地址但是目的MAC地址是不可以直接填写目的主机的MAC地址因为并不知道。原主机将目的主机的IP地址和自己的子网掩码相与得到一个网络地址然后查看自己的网络地址和自己的是不是一样若是一样则可以直接交付如是不一样则原主机需要通过自己网络中的一台路由器来帮助自己转发。所以以太网帧的首部的目的MAC地址就应该填写的是路由器的某个接口的MAC地址此时原主机就会去自己的ARP高速缓存表里面查找若是空的就会发送一个ARP的广播请求通过已知的路由器的某个接口的IP地址去找对应的MAC地址找到了才可以将真正的数据报传送过去。
(5) 第五步点击捕获前进路由器收到广播请求路由器的ARP表多出来一条记录如图18所示。这条记录了原主机的IP地址以及MAC地址的对应关系。 图18 路由器的ARP表多出来一条记录
(6) 第六步再次点击捕获前进发现路由器将单波响应明确的经过交换机发回给了原主机这样原主机就得到了与自己所在网络相连的路由器的端口的IP地址以及MAC地址。如图19所示。此时原主机的封装成帧的以太网的首部的目的MAC地址就可以填写了。此时就可以发送ICMP数据报打开ICMP数据报如图20所示。 图19 原主机ARP表多了一条记录
图20 以太网帧封装成功
(7) 第七步点击捕获前进当ICMP报文到达路由器之后开始解封装主要目的是为了提取IP数据报中的目的IP地址然后根据自己的路由表中所指向的下一跳进行转发如果下一跳的地址为空说明此时这个接口和目的主机属于同一个网络可以直接交付此时路由器将这个数据重新封装成帧此时帧的原MAC地址就应该填写当前转发的这个端口的MAC地址而目的MAC地址也是需要路由器去自己的ARP高速缓存表里查找的若是没有那么路由器就会把封装的数据帧其中带有ICMP报文丢弃。紧接着就会发送ARP广播请求来获取。
(8) 第八步点击捕获前进目的主机收到广播请求目的主机的ARP表多出来一条记录如图21所示。这条记录了路由器的某个端口的IP地址以及MAC地址的对应关系以备之后需要使用。 图21 目的主机的ARP表多了一条记录
(9) 第九步点击捕获前进路由器收到目的主机发回来的单波响应路由器的ARP表多出来一条记录如图22所示。这条记录了目的主机的IP地址以及MAC地址的对应关系。但是最终目的主机还是没有收到ICMP报因为路由器将其丢弃了。 图 22 路由器记录目的主机IP及MAC地址
(10) 第十步当高速缓存表以及路由表里面都有相关的信息之后此时再发送简单的PDU就可以很顺利的到达目的主机了。
(11) 第十一步至使用IP地址为192.168.16.2的主机ping一下IP地址为192.168.16.193的主机如图23所示。总共ping了四次相当于是发送了四个简单的PDU前两次超时是因为经过了两个路由器每个路由器的高速缓存表里面都没有相关信息所以就丢了两次数据报丢弃原理上面说了所以就超时了两次。此时如果再ping一次的话就不会出现超时的情况了。 图 23 前两次超时后两次成功
(12) 第十二步对于主机而言使用命令arp -d就可以成功清除自己的ARP高速缓存表如果是交换机的话就进入命令行界面然后输入enable进入特权指令然后输入指令clear mac-a可以清除交换机的MAC地址表路由器也可以使用指令enable首先进入特权模式然后输入指令clear arp此时清除了高速缓存表和MAC地址表之后就可以在仿真模式下再做一遍以便更好地查看转发流程。
四、 实验体会
1. 这两个实验的步骤都遵循构建网络拓扑、配置网络环境、跟踪数据包和查看数据包这四个规则。
2. Cisco Packet Tracer 模拟器可以清晰地展示 PDU 在传送过程设备是如何处理 PDU 的。通过仿真传送过程有助于我们理解有关的知识。
3. 在学习IPv4地址的构造与超网无分类编制时我深刻体会到其灵活性和高效性。超网技术通过将多个小网络合并为一个更大的网络从而减少路由表的大小提高路由效率。这种方法打破了传统的类A、类B、类C的限制使得IP地址的分配更加灵活能够根据实际需求进行合理划分我了解到超网的关键在于CIDR无类别域间路由选择它允许使用任意长度的前缀而不是固定的类划分。这种灵活性使得网络管理员能够根据流量需求动态调整网络结构优化资源利用。此外超网还可以有效减少IP地址的浪费特别是在IP地址资源紧张的情况下显得尤为重要。
4. 在学习IP数据包的发送和转发流程时我对网络通信的复杂性和高效性有了更深刻的理解。数据包的发送始于源主机通过协议栈逐层封装最终形成IP数据包。这一过程中数据包携带了源地址和目标地址确保信息能够准确传递转发流程则涉及路由器的关键作用。当数据包到达路由器时路由器根据目标地址查找路由表决定最佳转发路径。这一过程不仅依赖于静态路由配置还可能涉及动态路由协议确保网络在变化时依然高效运作。
