网络协议分析-实验

这篇随笔将做为本科学习课程-TCP/IP协议分析教程与实验的简单记录。

准备工具：

1.Cisco Packet Tracer

2.Wireshark

3.GNS3

资料：

Wireshark基本用法和过滤规则：https://blog.csdn.net/hzhsan/article/details/43453251

netstat命令详解：http://www.javashuo.com/article/p-tkjjhpfu-bn.html

查看本身电脑的MTU：https://zhidao.baidu.com/question/553727686968963692.html

Cisco路由器配置命令大全：https://www.jianshu.com/p/73f84fed10e9

---

 ♦使用wireshark在本身的计算机上捕获浏览网页产生的数据包。怎样才能只查看访问指定网站（如：www.xinhuanet.com）的数据包？

1.捕获浏览网页产生的数据包

(1) 打开wireshark

(2) 选择网络接口（我用的无线网，因此选择wlan）

(3) 打开浏览器访问网页后产生数据包

2.只查看访问指定网站的数据包

(1) 以www.xinhuanet.com为例，在过滤器中输入ip.addr eq 202.200.79.43（注：202.200.79.43为该网站的ip地址，且提早用ping命令得到其ip）

(2) 确认过滤后只显示www.xinhuanet.com的数据包

---

 ♦若是读者的主机系统有netstat命令，如何用它来肯定系统上的接口与其MTU?

根据主机系统的不一样有不一样的命令查看。在Linux上使用netstat命令，在命令终端中输入netstat -i能够查看接口的MTU值。

在Windows上使用netsh命令，在命令终端中输入netsh interface ip show interface能够查看接口的MTU值

---

 ♦ARP请求与应答

1.实验说明

分别在模拟和真实环境中分析ARP协议的报文格式，理解ARP协议的解析过程。

2.实验环境

Windows操做系统及网络环境（主机有以太网卡并链接局域网），安装有Packet Tracer6.0和Wireshark

3.实验步骤 

(1) 在Packet Tracer中观察ARP协议。

步骤1 启动Packet Tracer，创建以下图的拓扑结构。

 

 

 

步骤2 按上图配置网络接口地址，PC0上没有设置默认网关地址，PC1的默认网关设置为172.16.20.99。注意，上图中的MAC地址是Packet Tracer自动生成的，实验时以软件实际取值为准。

步骤3 在路由器Router0上查看ARP表，执行如下命令。

Router # show arp

查看各个表项内容，注意其中是否有172.16.20.100的表项。

 

 

步骤4 切换到模拟方式，而后在路由器Route0执行如下命令。

Router# ping 172.16.20.100

观察设备收发数据。能够看到，由于没有在本身的ARP 表中查找到与IP地址172.16.20.100对应的表项，不能构造出链路层帧，路由器Router0丢弃了第一个ICMP报文。随即发出了ARP请求，PC1在收到ARP请求后做出ARP应答，Router0收到应答后更新本身的ARP表。在下一个ICMP报文发出时，路由器就能顺利的构造出链路层帧了。这就解释了为何路由器在第一次执行ping命令时，表示连通的符号第一个老是不通，表示连通的惊叹号老是4个。

 

 

 

 

再次在Router0上查看ARP表，能够看到新增的172.16.20.100。

 

步骤5 仔细分析PDU信息，学习掌握ARP协议的PDU构成，注意观察ARP帧的链路层地址、操做码、报文内容，比较ARP请求和应答链路层帧和PDU内容的差别。

 

 

 

 

 

 

 

 

步骤6 对路由器ARP处理的过程进行分析。对没有ARP表项的通讯，路由器会先丢弃报文。

 

 

 

须要说明的是，ARP协议是在局域网内工做的，本实验利用路由器链接两个网络，在地址掩码上左不一样的设置，以说明默认网关的做用。

(2) 用Wireshark观察ARP协议的工做过程

步骤1 在Windows主机上运行Wireshark,选择本地网卡，启动抓包。为了观察方便，在显示过滤器栏中输入arp，以便只查看ARP数据包。

 

步骤2 在主机运行程序访问同一网络中的节点，只要该节点为第一次访问，则主机都会发出ARP请求。例如，在本地Windows主机（IP地址为192.168.1.102），运行cmd命令，打开命令行窗口，输入如下命令。

C:\>ping 192.168.1.53

则马上能够在Wireshark中捕获到ARP帧。分析帧结构和各个域的信息。

个人电脑连的wifi,分配的地址为192.168.2.145，具体信息以下图：

 

 

在命令行控制台输入ping 192.168.2.53后，Wireshark捕获的ARP帧以下图：

 

 

步骤3 通常真实的主机设有默认网关，和默认网关之间会有ARP数据交换。持续捕获一段时间的数据，通常能观察到主机和默认网关之间的ARP请求和应答。另外，也能够经过修改主机的IP地址或重启网卡（禁用后再启用）的方法，来观察ARP数据。

捕获到的主机与默认网关之间的ARP请求和应答以下图：

 

 4.实验报告

记录本身的实验过程和实验结果，分析ARP协议的请求和应答报文格式，理解ARP协议的解析过程。

(1) 实验过程和实验结果已经包含在上述的实验步骤和实验截图当中。

(2) ARP报文格式：

以太网源地址： 就是发送端地址。

帧类型： 若是是ARP报文，值为0x0806

硬件类型： 代表ARP协议实如今那种类型的网络上，它的值为1，即表示以太网地址

协议类型：表示解析协议（上层协议），这里通常是0800，即IP

硬件地址长度：也就是MAC地址长度，即6个字节

协议地址长度：也就是IP地址长度，即4个字节

操做类型：表示ARP协议数据报类型。1表示请求报文，2表示应答报文

发送端以太网地址：也就是源MAC地址

发送端IP地址：也就是源IP地址

目的端以太网地址：目标端MAC地址（若是是请求报文，是全0）

目地端IP地址：也就是目地端的IP地址

(3) ARP协议的解析过程

ARP借助ARP请求包和响应包来肯定MAC地址。

例如：处在同一链路上的主机A 向B发送一个IP请求包，且互不知MAC地址：主机为了获取主机B的MAC地址，起初经过广播发送一个ARP请求包，此包包含 想要获取MAC地址主机的IP地址，所以ARP的请求包中会被同一链路上的全部主机或路由解析，若是ARP请求包中的目标IP与本身的IP地址相同，那么此节点就将本身MAC地址塞入ARP响应包，返回给主机A。

 

 ♦ARP代理

1.实验说明

在模拟实验环境中，观察分析ARP代理对象，理解ARP代理的做用和工做过程。

2.实验环境

Windows操做系统及网络环境（主机有以太网卡并链接局域网），安装有Packet Tracer6.0

3.实验步骤

步骤1 启动PT，打开实验4-2的拓扑，西哟啊注意的是，PC0的地址172.16.10.100/16的子网掩码为16位，与其余各个地址的24位不一样，另外，PC0上未设置默认网关地址。

 　　

 

步骤2 在PC0上打开命令行窗口，查看ARP表，执行如下命令。

PC>arp -a

该命令确认本地ARP缓存为空。

 

 

步骤3 切换到模拟方式，而后在PC0上执行如下命令，观察设备收发数据的过程。

PC>ping 172.16.10.99

 

 

PC>ping 172.16.20.100

 

步骤4 在PC0上执行命令“arp -a”，查看ARP表，观察各个表项的特色，出现多个IP地址被映射到一个MAC地址，就是代理ARP的标志。

 

步骤5 在拓扑图的路由器Router0右侧（172.16.20.0/24网段）链接交换机，以添加更多的主机，注意要和PC1在同一网段。而后在PC0上对新增主机进行ping连通，连通后查看PC0上ARP表的变化。

 

步骤6 进一步在拓扑图中增长路由器，链接更多的网络，在Packet Tracer中以模拟方式从PC0上对其余网络中主机命令ping，进行连通测试，仔细观察连经过程的ARP解析过程。连通后，在查看PC0上ARP表的变化。

 

 

4.实验报告

记录本身的实验过程和实验结果，理解ARP代理的实现过程，掌握ARP代理的工做特色。

实验过程和实验结果的步骤和截图已经展现在上面

5.思考

路由器不转发广播帧，而是接替地址请求者对其余网络的节点发送ARP请求，分析跨网络通讯时的ARP解析过程，进一步理解“Hop by Hop”的概念。

首先172.168.10.100/16主机向外发送目的主机为172.168.20.100/24的ARP请求报文；而后网关收到172.168.10.100/1的ARP请求报文，因为网关开启了ARP代理的功能，所以网关代替172.168.20.100/24向172.168.10.100/16发送ARP响应数据报；以后网关向172.168.20.0/24网段发送172.168.10.100/16的ARP请求报文；最后172.168.20.100/24收到后，发送ARP响应报文。