计算机网络实验-IP协议及TraceRT路由跟踪

2023-04-20 用户投稿学习笔记 215阅读

一、实验目的：通过跟踪所发送IP数据报经过的路由，分析Internet 的网络互连机制，了解IP协议的一些典型首部字段的意义和用途。

二、实验环境配置：与因特网联网的主机，网络操作系统，Ethereal软件。

三、实验原理： TraceRoute 是一个流行的网络诊断实用程序，流行的网络操作系统均支持该功能，可作为操作系统的命令执行。Unix操作系统下程序名为TraceRoute, Windows 操作系统下的相同功能程序名为TraceRT。程序首先向目的结点发送一个或几个TTL值设为1的IP数据报，路径中的第一跳路由器R1收到之后，将TTL值减1，TTL值变为0， R1会丢弃这个数据报，并回送一个ICMP 类型 11、代码0的ICMP报错消息给源主机，由此得知R1的IP地址。源主机在向同一目的地址发送TTL值为2的报文，依次逐跳进行，通过每次将 TTL 值加 1，便可以逐跳确定路由。

四、实验方法与步骤: （1）运行Ethereal程序，选择合适的数据报捕获端口 (Capture->Interfaces，选择黑色方框内的接口)，然后点击Capture开始进行数据报的捕获。图1 Ethereal：Capture Interfaces

（2）运行TraceRT跟踪域名www.baidu.com，执行后，会自动将域名找到其对应的IP地址；并提示到达目标地址的路由跳跃点估算；可以查看分组是否到达目的地，并记录命令执行结果。（3）使用Windows 下的PingPlotter，可以指定发送数据报的长度：分3次执行PingPlotter命令，第1次设报文长度为56 Byte；第2次设报文长度为2000 Byte；第3次设报文长度为3600 Byte。（4）点击Stop停止Ethereal的数据报捕获操作。图2 捕获数据包后Ethereal软件的主界面

（5）通过再cmd中输入IPconfig -all查看使用的适配器的MAC地址。图3 “命令提示符”（控制台）窗口

通过描述中的Intel® Dual Band Wireless-AC 7265发现与第（1）步中选择的接口相对应，说明我们找对了，然后记录下它的物理地址：10-02-B5-E7-D6-DC。

五、实验结果与数据处理： 1.使用TraceRT追踪实验完毕后，我认真记录下试验结果，讨论命令行屏幕中显示输出的意义，并仔细察看并分析Ethereal程序的显示输出。首先，在执行IPconfig -all命令后的“命令提示符”（控制台）窗口（见图3）可以找到我们使用的适配器的IP地址为192.168.31.39，物理地址为10-02-B5-E7-D6-DC。通过TraceRT跟踪www.baidu.com的结果（见图4）我们可以知道百度的IP地址为183.232.231.174。我们可以清楚看到跟踪当前IP到达www.baidu.com域名指向的IP地址(183.232.231.174)所经过的路由地址列表，有12个，最后一个正好是183.232.231.174。其中出现序号后面是*号，且有请求超时的提示，主要原因是：路由跳跃点禁PING或者路由跳跃点不对TTL超时做响应处理，直接丢弃了。图4 TraceRT 跟踪www.baidu.com结果

点击Stop停止Ethereal的数据报捕获操作后，捕获数据包后Ethereal软件的主界面主要分为数据包列表、协议树区和十六进制对照区。图5 数据包列表在数据包列表可以看到（见图5）源地址和目的地址正好是数据包列表中使用ICMP协议部分的源地址和目的地址，而且从列表中可以发现这两个IP地址作为源地址和目的地址是相互交替的，这说明此时在执行TraceRT命令后程序在正常运行，发出特定TTL（初始为1，之后逐次加1）的IP数据报，再接收返回的ICMP报错消息，这样就可以逐跳确定路由。

图6 协议树区（Ethernet II）

图7 十六进制对照区

在十六进制对照区（见图7）中我们能得到MAC帧如下：在数据包列表中Frame2468的数据包的协议树区（见图6）中，我们看第二个Ethernet II（与MAC帧相关），根据Ethereal II标准的MAC帧格式（见图8）能得到的信息有：图8 Ethereal II标准的MAC帧格式

目的地址DMAC：40 31 3c fb af 38 （红色部分），百度服务器的物理地址，源地址SMAC：10 02 b5 e7 d6 dc （蓝色部分），与计算机物理地址对应，类型：0800 （绿色部分），指网络层协议为IP。我们看第三个Internet Protocol（IP），根据IP数据包首部的格式（见图9）能得到的信息有：图9 IP数据报首部和协议树区（Internet Protocol）

传输的IP数据报：45 00 00 5c 99 ad 00 00 07 01 9a 8d c0 a8 1f 27 b7 e8 e7 ae（黄色部分） Version版本号（4代表IPv4）、Header length头长度、Differentiated Services Field服务类型、Tota1 Length总长度、Identification标识、Flags标志、Fragment offset片偏移、Time to 1ive生存时间TTL、Protocol上层协议标识（ICMP）、Header checksum头部校验和、Source:源IP地址（192.168.31.39）、Destination目标IP地址（183.232.231.174）。我们看第四个Internet Control Message Protocol（ICMP），根据ICMP报文格式（见图10）能得到的信息有：

图10 ICMP报文格式和协议树区（Internet Control Message Protocol）

ICMP报文：08 00 f4 45 00 01 03 b9 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00(黑色部分) Type类型（8 (Echo (ping) request)）、Code代码、Checksum检验和、Identifier和Sequence number首部剩余部分、Data数据(64 bytes)。 2.使用PingPlotter追踪 PingPlotter是为TraceRoute提供图形化界面的一个程序。其特点是一个多线性的跟踪路由程序，它能最快地揭示当前网络出现的瓶颈与问题，与Windows中的TraceRT相比，它具有信息同时反馈的速度优势。图11 PingPlotter追踪结果（发送数据报报文长度为56 Byte）

图12 PingPlotter追踪结果（发送数据报报文长度为2000 Byte）

图13 PingPlotter追踪结果（发送数据报报文长度为3600 Byte）

通过PingPlotter追踪结果（见图11、12、13）可以发现其中的IP地址与TraceRT 跟踪www.baidu.com结果（见图4）中的IP地址相对应。我们也可通过网站 http://ip.cn查看这些节点位于何处，大致清楚本机到百度服务器之间的路径，如:（分别代表源、过程、目的节点）图12 部分IP对应地理位置

三次PingPlotter追踪的区别在于发送数据报报文的长度不同，分别为：56B、2000B和3600B，通过观察图表也能看出报文长度为2000B和3600B的在目的节点处的丢包率高达100%，说明发送的包过大，超过了百度服务器的接收缓存导致丢包，由此知道我们在发送数据时要注意不能太大。

注：课设随记，方便回看，如有不妥，请多指教~

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