ICMP&RIP协议全面实验分析详解

Thank For LYJ&...

目录

☀️| 一、实验目的

☀️| 二、实验环境

☀️| 三、实验原理

⭐️静态路由与动态路由

⭐️RIP协议简介

⭐️RIP报文格式

☀️| 四、实验内容

⭐️练习1——静态路由与路由表

⭐️练习2——领略动态路由协议RIPv2

⭐️练习3——RIP的计时器

☀️| 五、实验结果

⭐️练习1：静态路由与路由表

⭐️练习2：领略动态路由协议RIPv2

⭐️练习3：RIP的计时器

☀️| 六、思考题

⭐️RIP协议有何特点

⭐️观察RIP报文，说明其首部有哪些字段

☀️| 一、实验目的

• 掌握路由协议的分类，理解静态路由和动态路由
• 掌握动态路由协议RIP的报文格式、工作原理及工作过程
• 掌握RIP计时器的作用

☀️| 二、实验环境

• 吉林中软计算机网络教学平台
• 每6台计算机为一个实验组。
• 使用网络拓扑三，如图4-1所示。
  • 按照图中所示配置各主机的IP地址，构成三个网络。
  • 各主机的子网掩码均为255.255.255.0。
  • 主机A的默认网关设为192.168.1.1。
  • 其它主机不设默认网关，即为空。

图4-1 网络拓扑三

☀️| 三、实验原理

⭐️静态路由与动态路由

• 巨大的互联网是由许多小网络组成的，这些小网络使用路由器连接起来。在从源点到终点的通信过程中，数据包可能经过多个路由器，直到到达连接目的网络路由器为止。
• 路由器从一个网络接收数据包，并把数据包转发到另一个网络。一个路由器通常和多个网络相连。当路由器收到数据包时，它应当将数据包转发到哪一个网络取决于路由表的信息。
• 路由表可以是静态的也可以是动态的，静态路由拥有静态的路由表，动态路由拥有动态的路由表。静态路由表的路由信息是管理员设置的，并由管理员手动进行更新。动态路由表的路由信息是随着互联网的变化而自动更新的。现在只要互联网中有一些变化，路由器就应该尽快的更新路由表，所以现在互联网中的路由器大多使用动态路由表。例如，某条链路不能正常工作了，路由器就应该找到另一条路由，并把路由表进行更新。
• 由于互联网需要动态路由表的支持，因此就产生了多种路由选择协议。路由选择协议是一些规则和过程的组合。规则使得路由器之间能够共享它们所知道的互联网情况和邻站信息，而过程用来合并从其它路由器收到的信息。

⭐️RIP协议简介

• RIP（路由信息协议）是应用较早、使用较普遍的内部网关协议，适用于小型同类网络，是典型的距离向量路由协议。
• RIP通过广播UDP协议520端口封装成的报文来交换路由信息，默认每30秒发送一次路由信息更新报文。RIP提供跳跃计数（hop count）作为尺度来衡量路由距离，跳跃计数是一个数据报到达目标设备所必须经过的路由器数目。RIP最多支持的跳数为15，即在源和目的网络之间所要经过的最多路由器的数目为15，跳数16表示不可达。
•  RIP协议的特点：

仅和相邻路由器交换信息。

交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。

按固定的时间间隔交换路由信息，例如：每隔30秒交换路由信息。

⭐️RIP报文格式

RIP报文的格式如下图所示：

图4-2 RIP报文格式

• 命令：这个8位字段指明报文的类型,1表示请求报文，2表示响应报文。
• 版本：这个8位字段定义版本，1表示RIPv1，2表示RIPv2。
• 地址族ID：这个16位字段定义所使用的协议系列。值为2时表示TCP/IP协议族。
• 网络地址：这个字段定义目的网络的地址。RIP给这个字段已分配了14字节，可用于任何协            议。但是，现在IP只使用4字节。地址的其余部分应填入0。
• 距离：这个32位字段定义从发送报文的路由器到目的网络的跳数。

☀️| 四、实验内容

⭐️练习1——静态路由与路由表

1. 各主机打开协议分析器，进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确性，如果通过拓扑验证，关闭协议分析器继续进行实验，如果没有通过拓扑验证，请检查网络连接。
2. 练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。
3. 主机A、B、C、D、E、F在命令行下运行“route print”命令，察看路由表，并回答以下问题：  路由表由哪几项组成？
4. 从主机A依次ping 主机B（192.168.2.1）、主机C、主机E（192.168.2.2）、主机E（192.168.3.1），观察现象，记录结果。通过在命令行下运行route print命令，察看主机B和主机E路由表，结合路由信息回答问题：主机A的默认网关在本次练习中起到什么作用？记录并分析实验结果，简述为什么会产生这样的结果？

表4-1  实验结果

5. 主机B和主机E启动静态路由

• （1）主机B与主机E在命令行下使用“staticroute_config”命令来启动静态路由。
• （2）在主机B上，通过在命令行下运行route add命令手工添加静态路由（“route add 192.168.3.0 mask 255.255.255.0 192.168.2.2 metric 2”）。
• （3）在主机E上，也添加一条静态路由（“route add 192.168.1.0 mask 255.255.255.0 192.168.2.1 metric 2”）。
• （4）从主机A依次ping主机B（192.168.2.1）、主机E（192.168.2.2）、主机E（192.168.3.1），观察现象，记录结果。
• （5）通过在命令行下运行route print命令，察看主机B和主机E路由表，结合路由信息回答问题：记录并分析实验结果，简述手工添加静态路由在此次通信中所起的作用。

表4-2  实验结果

表4－2

  6. 在主机B上，通过在命令行下运行route delete命令（“route delete 192.168.3.0”）；在主机E上，运行route delete命令（“route delete 192.168.1.0”）删除手工添加的静态路由条目。简述静态路由的特点以及路由表在路由期间所起到的作用。

⭐️练习2——领略动态路由协议RIPv2

1. 本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。
2. 在主机A、B、C、D、E、F上启动协议分析器，设置过滤条件（提取RIP和IGMP），开始捕获数据。
3. 主机B和主机E启动RIP协议并添加新接口：
       （1）在主机B上启动RIP协议：在命令行方式下输入“rip_config” 。
       （2）在主机E上启动RIP协议：在命令行方式下输入“rip_config”。
       （3）添加主机B的接口：
       ①  添加IP为192.168.1.1的接口：在命令行方式下输入“ rip_config 本地连接 enable”。
       ②  添加IP为192.168.2.1的接口：在命令行方式下输入“rip_config 本地连接2 enable”。
       （4）添加主机E的接口：
       ①  添加IP为192.168.2.2的接口：在命令行方式下输入“rip_config 本地连接 enable”。
       ②  添加IP为192.168.3.1的接口：在命令行方式下输入“rip_config 本地连接2 enable”。
4. 所有主机人员通过协议分析器观察报文交互，直到两台主机的路由表达到稳定态。
       ●  如何判定路由表达到稳定态？
       ●  在主机B、E上使用“netsh routing ip show rtmroutes”察看路由表，记录稳定状态下主机B和主机E的路由表条目。
5. 主机B和主机E在命令行下输入命令“recover_config”，停止RIP协议。观察协议分析器报文交互，并回答问题：
       ●  IGMP报文在RIP交互中所起的作用是什么？
       ●  通过以上5步，绘制主机B和主机E的RIP交互图（包括IGMP报文）。

⭐️练习3——RIP的计时器

1. 本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。
2. 在主机A、B、C、D、E、F上重新启动协议分析器，设置过滤条件（提取RIP），开始捕获数据。
3. 主机B和主机E重启RIP协议并添加新接口（同练习二的步骤2），同时设置“周期公告间隔”为20秒。
   1. 在主机B命令行方式下，输入“rip_config 本地连接 updatetime 20”、“rip_config本地连接2 updatetime 20”。
   2. 在主机E命令行方式下，输入“rip_config本地连接updatetime 20”、“rip_config 本地连接2  updatetime 20”。
   3. 所有主机人员用协议分析器察看报文序列，并回答问题：
          ●  将“周期公告间隔”设置为0秒可以吗？为什么操作系统对“周期公告间隔”有时间上限和时间下限？上限和下限的作用是什么？
          ●  通过协议分析器，比较两个相邻通告报文之间的时间差，是20秒吗？如果不全是，为什么？
4. 将“路由过期前的时间”设置为30秒。
   1. 在主机B命令行方式下，输入“rip_config本地连接updatetime 20”、“rip_config 本地连接2  updatetime 20”。
   2. 在主机E命令行方式下，输入“rip_config本地连接updatetime 20”、“rip_config 本地连接2  updatetime 20”。
   3. 禁用主机E的192.168.2.2的网络连接。在30秒内观察主机B的路由条目变化，并回答问题：
          ●  简述“路由过期计时器”的作用是什么？
5. 恢复主机E的192.168.2.2的网络连接。
6. 主机B和主机E在命令行下输入命令“recover_config”，停止RIP协议。路由条目变化，并回答问题

☀️| 五、实验结果

⭐️练习1：静态路由与路由表

（1）结果截图

（2）结果分析

      路由表项中有：Destination（目的网络），Netmask（子网掩码），GetWay（网关地址），Interface（接口），Metric（距离）

主机B与主机E未启动静态路由时：

主机B与主机E启动静态路由时：

• 主机A的默认网关在本次练习中起到什么作用为：A的默认网关相当于主机B的ip地址，本地主机用于向其他 IP 网络转发 IP 数据报的 IP 地址。
• 路由表在路由期间所起到的作用为：静态路由是一种特殊的路由，由网络管理员采用手工方法在路由器中配置而成。这种方法适合在规模较小、路由表也相对简单的网络中使用。它比较简单，容易实现；可以精确控制路由选择，改进网络的性能；减小路由器的开销，为重要的应用保证带宽。但对于大规模的网络而言，如果网络拓扑结构发生改变或网络链路发生故障，用手工的方法配置及修改路由表，对管理员会形成很大压力。每台运行 TCP/IP 的计算机根据 IP 路由表的决定作出路由决定。

⭐️练习2：领略动态路由协议RIPv2

（1）结果截图

（2）结果分析

• 稳定态判断方法：方法1：主机A ping主机E，若ping通则路由表达到稳定态； 方法2：如果主机B的路由条目中出现192.168.3.0网络的信息，同时主机E  的路由条目中出现192.168.1.0网络的信息，则路由表达到稳定态
• IGMP报文在RIP交互中起到的作用为：(1)启动RIP协议的路由器受限使用IGMP组成员报告报文加入多播组，从而减轻以后RIP交互报文对网络的负载。  (2)加入多播组（发送IGMP组成员报告报文）-->路由信息请求（发送RIP请求报文）-->路由信息应答（发送RIP应答报文）。

⭐️练习3：RIP的计时器

（1）结果截图

（2）结果分析

• 不可以设置为0；对“周期公告间隔” 有时间限制是对发送更新报文时 机的一种权衡。上限是限制更新报文发送过于频繁，增加网络负载；下限是  确保路由信息得到及时更新。
• 两个相邻通告报文之间的时间差不全是20秒，不全是，虽然指定的时间为20秒，但工作模式是使用在15到25之间 的一个随机数。这是为了避免出现任何可能的同步，因而可防止在互联网上  由于路由器都同时更新而引起的过载
• 路由过期计时器”的作用是:管理路由的有效性。如果网络出现问题，并且在分配的时间内没有收到更新报文，那么这个路由器就被认为是过期了，而路由的跳数就设置为16，这表示目的端不可达。  4、恢复主机E的192.168.0.1的网络连接。

☀️| 六、思考题

⭐️RIP协议有何特点

（1）仅和相邻路由器交换信息。

（2）路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。

（3）按固定的时间间隔交换路由信息。

⭐️观察RIP报文，说明其首部有哪些字段