3 网络层实验
网络层实验
目录
- ARP分析
- ICMP分析
- IP分析
- 网络层分片实验
- 静态路由及其配置实验
- VLAN间通信综合实验
- 设计型实验
1 ARP分析
address resolution protocol
原理
参考计算机网络
物理网络使用硬件地址传输报文，IP地址不能被物理网络识别。建立两种地址的映射关系。将IP地址机械城硬件地址的协议，称为地址解析协议。
ARP是动态协议，过程自动完成。主机有ARP表缓存。
同一网段的ARP解析过程
- 查表，没有对方主机MAC地址，广播发送ARP请求报文。
- 目的主机收到请求报文后判断是否在索要自己的MAC地址，若果是，将自己的MAC地址写入应答报文，并发单播回去。
- 主机A收到单播ARP应答报文，将IP-MAC对应关系存入缓存。
不同网段的ARP解析过程
- 源主机将报文发送给默认网关，查找解析自己配置的默认网关的IP地址，得到MAC地址，将默认网关IP-MAC存入缓存。
- 由默认网关通过网络层根据路由表寻找下一跳地址，解析吓一跳的IP地址，得到MAC地址，将吓一跳IP-MAC存入缓存。
2 ICMP分析
internet control message protocol，因特网控制协议
原理
参考网络层-网际协议.
允许主机报告差错情况提供有关信息，用于调试、监控网络。
ICMP报文
略
ICMP报文分类
差错报文
| 类型值 | ICMP报文类型 |
|---|---|
| 3 | 重点不可达 |
| 4 | 源站抑制 |
| 11 | 超时 |
| 12 | 参数问题 |
| 5 | 路由重定向 |
询问报文
| 类型值 | ICMP报文类型 |
|---|---|
| 8或0 | 回送请求或应答 |
| 13或14 | 时间戳请求或应答 |
| 17或18 | 地址掩码请求或应答 |
| 10或9 | 路由器询问或通告 |
基于ICMP的应用程序
ping
- 检测网络连通性
- 确定数据报被丢失、复制或重传。序列号唯一，用来检查结束到的应答报文的序列号。
- 报文内放置时间戳。分局返回时间计算RTT
- 校验接收到的数据包，确定数据报是否被损坏
- ping -n count 指定ping数量。-i ttl指定生存时间。-s count 指定转发次数。-w timeout指定超时时间ms。
traceroute
- 本地计算机到目的主机的路径信息。
- 发送具有不同TTL的ICMP请求报文，以确定每一跳。
- tracert -d 指定不对计算机名进行解析。-h maxiumhops指定最大跳。-w timeout指定超时时间ms。
Pingtest程序
- 专门用来发送ICMP报文的程序。
1 | # 开启tracert命令的应答 |
3 IP分析
Internet protocol
参考网络层-网际协议。
IP报文格式
IP地址编址方式
无分类域间路由选择CIDR
IP层的路由分析
主机路由过程：将目的地之与子网掩码相与计算网络地址，与自身网络地址对比，不一样，则发往网关路由器。
路由器转发数据报的算法：
- 从收到的数据包首部提取目的IP地址D。
- 判断是否直接交付。检测直连网络地址，如果有匹配的网段，直接交付。否则执行3
- 若路由表中有目的地址为D的特定路由，则将数据传送给路由表中指明的下一跳路由器。否则执行4
- 对路由表中的每一行进行扫描，将目的地之与每一项的网络地址对比，找到所有的匹配项。
- 选取所有匹配项的最长网络前缀的路由表项。将数据报传送给表向对应的吓一跳路由器。结束，否则执行下一步。
- 报告转发分组出错。
路由表的生成方式可以分为静态配置和动态生成两种。静态路由和动态路由。动态生成可以通过OSPF算法和BGP算法实现。
路由器数据报转发总共有四个分支直接交付、特定路由完全匹配下一跳、最长前缀匹配网络号、报告分组转发出错。对应的三种地址分别是直接路由地址（direct）、静态路由地址（static）、动态路由地址（ospf、rip）。
1 | # 显示路由表 |
4 网络层分片实验
设置以太网端口的MTU实现分片。
1 | # 设置mtu |
5 VLAN间通信综合实验
原理
VLAN能够隔离二层广播。三层交换机-路由交换机，三层路由模块，实现三层的路由转发；二层交换模块，实现VLAN内的二层转发。用户可以设置默认网关，即VLAN的接口IP地址。
三层路由模块采用了以此路由多次转发的技术。
6 设计型实验
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