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运输层协议分析

实验目的

(1)配置一个简单的网络,进一步熟悉网络层协议(RIP、OSPF);

(2)理解并掌握运输层相关协议(UDP、TCP)的工作原理;

(3)理解并掌握网络层与运输层相关协议关系(如ICMP在运输层的实践应用);

(4)使用PacketTracer仿真模拟使用UDP用户数据报相关的应用进程协议;

实验步骤

(1)前提准备

在Cisco Packet Tracer软件中新建文件,根据实验二对设备进行拓扑 。

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附加修改局域网内的电子掩码

1、 附加修改局域网内的电子掩码。在实验二中配置电子掩码是继承上一步的原PC机,将PC机5-10的电子掩码同一设置为255.255.0.0,而原PC机换为集线器和交换机后电子掩码应该需要更变成255.255.255.0实现对不同VLAN网段的划分

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添加服务器

2、 添加服务器。虽然前面搭建的服务器可以同时作为DNS服务器和web服务器,但是不符合现实中的服务器分布情况,为了更好的模拟现实中的服务器分布情况,我们增加一台web服务器以及一台DNS服务器

1) 添加额外web服务器

在出口路由器处(在外环境中,即红框部分)添加一台服务器以及一个路由器,如图所示连线

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路由器相连(路由器0的se3/0口与路由器3的se2/0口相连)后,配置路由器0,将路由器0中Se3/0口配置ip为192.168.2.1,并添加192.168.2.0到RIP表中。

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同时在路由器3中Se2/0口中,配置ip地址为192.168.2.2,同时添加192.168.2.0到RIP表中。
在路由器与服务器连接部分,配置路由器3中Fa0/0口ip地址为11.1.11.1,电子掩码为255.255.255.0。并在RIP表中记录11.0.0.0。在服务器中配置ip为11.1.11.2,电子掩码为255.255.255.0,网关:11.1.11.1。
配置完成后如下图所示:

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通过PC用户端访问服务器1的ip地址11.1.11.2后可以访问到服务器

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2) 添加DNS服务器

如图添加路由器和服务器

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同上述添加web服务器的步骤一致,将路由器3与路由器4间的网段设置为192.168.1.1,并在两个路由器中添加192.168.1.0到RIP表中。设置服务器2的ip为42.21.51.2,路由器的Fa0/0口ip42.21.51.1,并将42.0.0.0添加到RIP表中.

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使用PC机ping 42.21.51.2能够ping通,代表PC机到DNS服务器之间为通路

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开启DNS服务器功能,并添加记录,将weijie.com解析到10.1.10.2

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将所有PC机的DNS服务器地址改为42.21.51.2

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(2)协议分析

在任意PC客户端中的浏览器地址栏输入记录的域名如weijie.com,观察各个协议的运行方式
(1) 首先先发送DNS协议包时需要ARP查询,一步步确认目的是否可以送达。在DNS协议包送给DNS服务器过程中由于有些路由器是第一次连接DNS服务器,需要丢弃DNS包后再对目的ip(DNS服务器ip)进行ARP记录

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(2) 等待片刻后源ip主机(PC客户端)会再次发送DNS包给DNS服务器,DNS服务器收到DNS请求包后返回域名记录的IP发给请求主机,下图为DNS请求包和DNS答应包的部分片段,请求片段包含域名weijie.com,而答应包不仅包含域名还包含了域名对应的ip记录(10.1.10.2)

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(3) 此时源主机得到WEB服务器的ip地址,并对ip地址发送TCP包,在TCP协议包送给WEB服务器过程中由于有些路由器是第一次连接WEB服务器,需要丢弃TCP包后再对目的ip(WEB服务器ip)进行ARP记录

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(4) 等待片刻后,由于没有收到TCP的返回,源主机认定包丢失,进行重传。当TCP到达WEB主机后,WEB主机返回确认TCP给源主机,源主机收到后再返回最后一条TCP,并跟随HTTP协议包含网页请求头

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(5) WEB服务器接收到请求头后,进行HTTP答应,返回需要获取的资源给请求主机,请求主机接收后对HTTP进行处理,并呈现在web浏览器中

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(6) 收到WEB服务器发来的HTTP后还需要发送TCP包声明已经收到,这时WEB服务器完成等待。若WEB没有收到此TCP包,则判断请求主机没有收到HTTP包(HTTP丢失)会重发HTTP包。

实验分析

UDP协议的特点

无连接: 知道对端的IP和端口号就直接进行传输,不需要建立连接;只是发送数据,具体发送到了没有或者时服务器是否有响应,一概不管。
不可靠: 没有确认机制,没有重传机制:如果因为网络故障该段无法发到对方,UDP协议层也不会给应用层返回任何错误信息;
面向数据报: 不能够灵活的控制读写数据的次数和数量。

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在仿真实验中DNS包就是UDP协议包装,具体包详情如下

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TCP协议

TCP全称为 “传输控制协议(Transmission Control Protocol”). 人如其名, 要对数据的传输进行一个详细的控制;

1、TCP协议段格式

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6位标志位:
URG: 紧急指针是否有效
ACK: 确认号是否有效,ACK为1表示有确认应答
PSH: 提示接收端应用程序立刻从 TCP缓冲区把数据读走
RST: 对方要求重新建立连接; 把携带RST标识的称为复位报文段
SYN: 请求建立连接; 把携带SYN标识的称为同步报文段
FIN: 通知对方, 本端要关闭了, 称携带FIN标识的为结束报文段

ICMP错误报告

ICMP 错误消息报告网络错误,例如目的地不可达、超时或分段问题。这些消息对于具有无连接通信模型的用户数据报协议 (UDP) 尤其重要。
UDP 不提供可靠、有序的数据包传输。发送 UDP 数据包时,数据包可能会丢失,也可能在传送时出现校验和错误等故障。如果发生这种情况,接收方会将 ICMP 错误报告消息发回给发送方,以通知该问题。

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