一、实验目的
- 掌握IP数据包格式以及关键字段的含义；
- 掌握路由器转发IP数据包的流程；
- 理解验证IP分片原理。
二、实验内容
根据下述网络拓扑结构图，实现IP协议分析。
三、实验步骤
1.添加并连接网络设备
根据“实验内容”中的网络拓扑结构，在Packet Tracer软件的逻辑工作区添加4台2811型路由器，3台2960型交换机，5台PC机，分别命名为PC0、PC1、PC2、PC3、PC4，,1台服务器Server0，并且用直连线/交叉线将各设备依次连接起来。
2.为路由器Router0添加FastEthernet接口
因为Router0需要三个FastEthernet接口进行连接，但2811路由器只有两个FastEthernet接口，需要再增加一个FastEthernet接口。
单击Router0，在physical（物理）选项卡下，点击右上方实物图上的电源开关关闭路由器，在左边找到NM-2FE2W模块（该模块提供两个FastEthernet接口），拖动到右边合适的空槽中，然后打开电源，如下图所示。
3.配置PC机和各服务器的IP地址、子网掩码和默认网关、路由器接口的IP地址
根据 第1、2步 以及 下表 对应信息配置各设备IP地址、子网掩码和默认网关并连接各设备。单击PC0，在弹出的菜单中选择“Config”选项，单击FastEthernt0，在右侧对应框中输入IP地址、IP地址、子网掩码和默认网关（如图1所示，以PC0为例，其余操作相同），之后添加注释，全部完成后如图2所示。
| 设备 |
接口 |
IP地址 |
子网掩码 |
默认网关 |
| PC0 |
FastEthernet0 |
192.168.1.1 |
255.255.255.0 |
192.168.1.254 |
| PC1 |
FastEthernet0 |
192.168.1.2 |
255.255.255.0 |
192.168.1.254 |
| PC2 |
FastEthernet0 |
192.168.2.1 |
255.255.255.0 |
192.168.2.254 |
| PC3 |
FastEthernet0 |
192.168.2.2 |
255.255.255.0 |
192.168.2.254 |
| PC4 |
FastEthernet0 |
192.168.3.1 |
255.255.255.0 |
192.168.3.254 |
| Server0 |
FastEthernet0 |
192.168.3.10 |
255.255.255.0 |
192.168.3.254 |
| Router0 |
FastEthernet0/0 |
192.168.1.254 |
255.255.255.0 |
— |
| FastEthernet0/1 |
100.1.1.1 |
255.255.255.0 |
— |
|
| FastEthernet1/0 |
100.1.2.1 |
255.255.255.0 |
— |
|
| Router1 |
FastEthernet0/0 |
100.1.2.2 |
255.255.255.0 |
— |
| FastEthernet0/1 |
100.1.3.1 |
255.255.255.0 |
— |
|
| Router2 |
FastEthernet0/0 |
100.1.3.2 |
255.255.255.0 |
— |
| FastEthernet0/1 |
192.168.3.254 |
255.255.255.0 |
— |
|
| Router3 |
FastEthernet0/0 |
100.1.1.2 |
255.255.255.0 |
— |
| FastEthernet0/1 |
192.168.2.254 |
255.255.255.0 |
— |
图1
图2
4.在各路由器上配置静态路由
（1）Router0静态路由配置命令如下：
//到网络192.168.2.0/24下一跳的静态路由
R0(config)#ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 100.1.1.2
//到网络192.168.3.0/24下一跳的静态路由
R0(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 100.1.2.2
R0(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 100.1.2.2 //默认路由
（2）Router1静态路由配置命令如下：
//到网络192.168.1.0/24下一跳的静态路由
R0(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 100.1.2.1
//到网络192.168.2.0/24下一跳的静态路由
R0(config)#ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 100.1.2.1
//到网络192.168.3.0/24下一跳的静态路由
R0(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 100.1.3.2
（3）Router2静态路由配置命令如下：
//到网络192.168.1.0/24下一跳的静态路由
R0(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 100.1.3.1
//到网络192.168.2.0/24下一跳的静态路由
R0(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 100.1.3.1
（4）Router3静态路由配置命令如下：
//到网络192.168.1.0/24下一跳的静态路由
R0(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 100.1.1.1
（Router3上没有配置到网络192.168.3.0/24的路由项，也没有配置默认路由项。）
5.查看各路由器路由表
选择工具栏中的Inspect工具，分别单击各路由器，在弹出的菜单中选择Routing Table，查看各路由器路由表信息，C表示直接连接，S表示静态路由，L表示本地网络。
6.观察IP数据包的封装以及字段变化
（1）在实时模式下，单击PC0，在命令行窗口输入ping 192.168.3.1（PC4的地址），并回车，测试连通性和初始化ARP表信息。
（2）点击Packet Tracer软件的逻辑工作区右下角“Simulation”选项进入模拟模式。在弹出的界面中，点击左下角“Edit Filters”选项，设置捕获ICMP数据包。如下图所示。
（3）点击PC0，选择“Desktop”选项，再次ping 192.168.3.1（PC4地址）并回车。单击2次“Capture/Forward”按钮，可以观察到IP数据包中信息的变化，例如TTL的值从128变为127，如下图所示。
（4）观察数据包PC0到PC2的往返过程。点击PC0，发送ping 192.168.2.1（PC2地址）并回车。逐次“Capture/Forward”按钮，观察过程，如下图所示。
（5）进一步可以看到经过Router0对数据包的处理说明，将数据包交给目的终端PC2，也可以看到之后PC2返回数据包时经过Router3对数据包的处理说，（仅截取部分）如下图所示。
（6）观察数据包PC0到PC4的往返过程，路由器转发IP数据包的情况。点击PC0，发送ping 192.168.3.1（PC4地址）并回车。逐次“Capture/Forward”按钮，观察过程，如下图所示。
（7）进一步可以看到经过Router0对数据包的处理说明，将数据包交给目的终端PC4，也可以看到之后PC4返回数据包时经过Router2对数据包的处理说，（仅截取部分）如下图所示。
7.观察IP数据包分片情况
（1）产生需要分片的数据包。
进入模拟模式，单击PC0，进入Desktop选项卡，选择Traffic Generator（流量产生器）按钮，在弹出的对话框中设置参数，之后点击Send按钮。如下图所示。
（2）观察IP数据包的分片情况。
如下图所示，点击两个ICMP数据包查看信息，由于IP数据包总长度为2028字节（2000字节净载荷+8字节ICMP首部+20字节IP首部），大于以太网MTU（1500字节），因此该IP数据包分成两个ID一样的分片，第一个分片长度为1500字节（1480字节的负载+20字节IP首部），第二个分片的总长度为548字节（528字节的负载+20字节IP首部）。
点击两个IP分片的PDU，可以看到，第一个分片总长度1500字节，标志为0x1，即MF=1，表示后面还有分片数据，片偏移为0x0。第二个分片总长度548字节，标志为0x0，即MF=0，表示后面没有分片数据，片偏移为0x548（十进制为1480）。
四、体会和总结
自行总结即可。