遼工大計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告網(wǎng)際協(xié)議?實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：網(wǎng)際協(xié)議實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.深入理解網(wǎng)際協(xié)議（IP）的基本概念和工作原理。2.掌握IP地址的分類(lèi)、子網(wǎng)掩碼的作用以及IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式。3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，熟悉IP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程，包括地址解析、路由選擇等。

實(shí)驗(yàn)環(huán)境：1.計(jì)算機(jī)設(shè)備：安裝有Windows操作系統(tǒng)的個(gè)人電腦。2.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：校園網(wǎng)或其他可用的局域網(wǎng)環(huán)境。

一、網(wǎng)際協(xié)議概述網(wǎng)際協(xié)議（InternetProtocol，IP）是TCP/IP協(xié)議族中的核心協(xié)議之一，它負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)包。IP協(xié)議提供了一種無(wú)連接的、盡力而為的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。它的主要功能包括：1.尋址：為網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備分配唯一的IP地址，以便數(shù)據(jù)包能夠準(zhǔn)確地發(fā)送到目標(biāo)設(shè)備。2.路由選擇：根據(jù)目標(biāo)IP地址，確定數(shù)據(jù)包從源設(shè)備到目標(biāo)設(shè)備的傳輸路徑。3.數(shù)據(jù)封裝與解封裝：將上層協(xié)議的數(shù)據(jù)封裝成IP數(shù)據(jù)報(bào)，并在接收端進(jìn)行解封裝，還原上層數(shù)據(jù)。

二、IP地址（一）IP地址分類(lèi)IP地址分為五類(lèi)，分別是A、B、C、D、E類(lèi)。1.A類(lèi)地址：首位為0，網(wǎng)絡(luò)地址占8位，主機(jī)地址占24位。A類(lèi)地址的范圍是0.0.0.0127.255.255.255，其中0.0.0.0和127.0.0.1有特殊用途。2.B類(lèi)地址：前兩位為10，網(wǎng)絡(luò)地址占16位，主機(jī)地址占16位。B類(lèi)地址的范圍是128.0.0.0191.255.255.255。3.C類(lèi)地址：前三位為110，網(wǎng)絡(luò)地址占24位，主機(jī)地址占8位。C類(lèi)地址的范圍是192.0.0.0223.255.255.255。4.D類(lèi)地址：前四位為1110，用于多播。D類(lèi)地址的范圍是224.0.0.0239.255.255.255。5.E類(lèi)地址：前五位為11110，保留用于實(shí)驗(yàn)和將來(lái)使用。E類(lèi)地址的范圍是240.0.0.0255.255.255.255。

（二）子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼用于確定IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址的劃分。子網(wǎng)掩碼與IP地址按位進(jìn)行與運(yùn)算，可以得到網(wǎng)絡(luò)地址。例如，對(duì)于C類(lèi)地址192.168.1.1，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，與運(yùn)算后得到網(wǎng)絡(luò)地址192.168.1.0。

（三）私有IP地址私有IP地址是在局域網(wǎng)內(nèi)部使用的IP地址，不會(huì)在公網(wǎng)上路由。常見(jiàn)的私有IP地址范圍如下：1.A類(lèi)私有地址：10.0.0.010.255.255.2552.B類(lèi)私有地址：172.16.0.0172.31.255.2553.C類(lèi)私有地址：192.168.0.0192.168.255.255

三、IP數(shù)據(jù)報(bào)格式IP數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部長(zhǎng)度為20字節(jié)到60字節(jié)可變，包含了IP協(xié)議運(yùn)行所需的控制信息。1.版本：占4位，標(biāo)識(shí)IP協(xié)議的版本號(hào)，目前常用的是IPv4。2.首部長(zhǎng)度：占4位，以32位字為單位表示首部的長(zhǎng)度。3.區(qū)分服務(wù)：占8位，用于指示數(shù)據(jù)報(bào)的優(yōu)先級(jí)和服務(wù)質(zhì)量。4.總長(zhǎng)度：占16位，以字節(jié)為單位表示IP數(shù)據(jù)報(bào)的總長(zhǎng)度，包括首部和數(shù)據(jù)。5.標(biāo)識(shí)：占16位，用于標(biāo)識(shí)該數(shù)據(jù)報(bào)，以便在分片后能夠正確重組。6.標(biāo)志：占3位，其中MF（MoreFragments）位表示是否還有更多分片，DF（Don'tFragment）位表示是否允許分片。7.片偏移：占13位，用于指示該片在原始數(shù)據(jù)報(bào)中的相對(duì)位置。8.生存時(shí)間：占8位，用于限制數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中的生存時(shí)間，防止數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中無(wú)限循環(huán)。9.協(xié)議：占8位，指示上層使用的協(xié)議，如TCP（6）、UDP（17）等。10.首部校驗(yàn)和：占16位，用于校驗(yàn)IP首部的正確性。11.源IP地址：占32位，標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)報(bào)的源設(shè)備。12.目標(biāo)IP地址：占32位，標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)報(bào)的目標(biāo)設(shè)備。13.選項(xiàng)：可變長(zhǎng)度，用于提供額外的控制信息。14.填充：用于補(bǔ)齊首部長(zhǎng)度，使其為32位的整數(shù)倍。

四、實(shí)驗(yàn)步驟（一）查看本地IP地址1.打開(kāi)命令提示符窗口（在Windows系統(tǒng)中，可以通過(guò)按下Win+R鍵，輸入"cmd"并回車(chē)打開(kāi)）。2.在命令提示符中輸入"ipconfig"命令，按下回車(chē)鍵。3.查看輸出結(jié)果，找到"IPv4地址"字段，記錄下本地計(jì)算機(jī)的IP地址、子網(wǎng)掩碼和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)等信息。

（二）了解IP地址分配方式1.動(dòng)態(tài)分配：在校園網(wǎng)或一些企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，通常使用動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DHCP）來(lái)自動(dòng)分配IP地址。DHCP服務(wù)器會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)配置和可用地址情況，為連接到網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備分配IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)等參數(shù)。2.靜態(tài)分配：手動(dòng)配置IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)等參數(shù)。這種方式適用于需要固定IP地址的設(shè)備，如服務(wù)器等。

（三）測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性1.使用ping命令測(cè)試與其他設(shè)備的連通性。在命令提示符中輸入"ping[目標(biāo)IP地址]"，按下回車(chē)鍵。例如，ping192.168.1.100。2.觀察ping命令的輸出結(jié)果，包括發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量、接收的數(shù)據(jù)包數(shù)量、丟包率和往返時(shí)間（RTT）等。如果所有數(shù)據(jù)包都能成功接收，且丟包率為0，往返時(shí)間較短，則表示網(wǎng)絡(luò)連通正常。如果出現(xiàn)丟包或較高的往返時(shí)間，則可能存在網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。

（四）分析IP數(shù)據(jù)報(bào)1.使用抓包工具（如Wireshark）捕獲網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。2.打開(kāi)捕獲的數(shù)據(jù)包文件，找到IP協(xié)議相關(guān)的數(shù)據(jù)包。3.分析IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部字段，包括版本、首部長(zhǎng)度、區(qū)分服務(wù)、總長(zhǎng)度、標(biāo)識(shí)、標(biāo)志、片偏移、生存時(shí)間、協(xié)議、首部校驗(yàn)和、源IP地址、目標(biāo)IP地址等。4.觀察數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸過(guò)程，包括源設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備的IP地址、數(shù)據(jù)報(bào)的大小、分片情況（如果有）等。

（五）子網(wǎng)劃分1.假設(shè)有一個(gè)C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)192.168.1.0，需要?jiǎng)澐殖?個(gè)子網(wǎng)。2.計(jì)算子網(wǎng)掩碼：由于需要?jiǎng)澐殖?個(gè)子網(wǎng)，2^2=4，所以需要借用2位主機(jī)位。原來(lái)的子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0，借用2位后變?yōu)?55.255.255.192。3.確定子網(wǎng)地址：子網(wǎng)1：192.168.1.0，網(wǎng)絡(luò)地址范圍是192.168.1.0192.168.1.63，廣播地址是192.168.1.63。子網(wǎng)2：192.168.1.64，網(wǎng)絡(luò)地址范圍是192.168.1.64192.168.1.127，廣播地址是192.168.1.127。子網(wǎng)3：192.168.1.128，網(wǎng)絡(luò)地址范圍是192.168.1.128192.168.1.191，廣播地址是192.168.1.191。子網(wǎng)4：192.168.1.192，網(wǎng)絡(luò)地址范圍是192.168.1.192192.168.1.255，廣播地址是192.168.1.255。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（一）本地IP地址信息通過(guò)"ipconfig"命令查看，本地計(jì)算機(jī)的IP地址為192.168.1.101，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)為192.168.1.1。

（二）網(wǎng)絡(luò)連通性測(cè)試1.當(dāng)ping同網(wǎng)段的其他設(shè)備（如192.168.1.100）時(shí)，數(shù)據(jù)包全部成功接收，丟包率為0，往返時(shí)間在幾毫秒到幾十毫秒之間，說(shuō)明同網(wǎng)段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連通正常。2.當(dāng)ping不同網(wǎng)段的設(shè)備（如192.168.2.1）時(shí)，數(shù)據(jù)包無(wú)法發(fā)送成功，出現(xiàn)請(qǐng)求超時(shí)的提示，這是因?yàn)椴煌W(wǎng)段之間需要通過(guò)路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中沒(méi)有配置相應(yīng)的路由信息。

（三）IP數(shù)據(jù)報(bào)分析1.通過(guò)Wireshark抓包工具分析捕獲的數(shù)據(jù)包，發(fā)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部字段信息與理論知識(shí)相符。例如，版本為4，首部長(zhǎng)度為20字節(jié)，協(xié)議為T(mén)CP（根據(jù)上層應(yīng)用協(xié)議判斷），源IP地址和目標(biāo)IP地址正確顯示。2.觀察到數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸過(guò)程中，會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況進(jìn)行分片或不分片處理。如果數(shù)據(jù)報(bào)大小超過(guò)了網(wǎng)絡(luò)的MTU（最大傳輸單元），則會(huì)進(jìn)行分片，每個(gè)分片都有自己的標(biāo)識(shí)、標(biāo)志和片偏移等信息，以便在接收端能夠正確重組。

（四）子網(wǎng)劃分結(jié)果按照上述子網(wǎng)劃分步驟，成功將C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)192.168.1.0劃分為4個(gè)子網(wǎng)。每個(gè)子網(wǎng)都有自己獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)地址范圍和廣播地址，可以在不同子網(wǎng)中分配設(shè)備使用，提高了網(wǎng)絡(luò)的管理效率和安全性。

六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)本次網(wǎng)際協(xié)議實(shí)驗(yàn)，深入理解了網(wǎng)際協(xié)議的基本概念、IP地址的分類(lèi)和子網(wǎng)掩碼的作用，掌握了IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式和傳輸過(guò)程。通過(guò)實(shí)際操作，包括查看本地IP地址、測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性、分析IP數(shù)據(jù)報(bào)和子網(wǎng)劃分等，提高了對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的實(shí)踐能力和解決網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的能力。同時(shí)，也認(rèn)識(shí)到網(wǎng)絡(luò)配置和管理的復(fù)雜性，需要深入學(xué)習(xí)和不斷實(shí)踐才能更