TCP/IP協議配置與網絡實用命令

一、 實驗環境
在Windows10主機上用wireshark抓取WLAN網絡上的數據包
二、 實驗結果與分析
a) TCP/IP協議的安裝與配置
控制面板>>網絡和Internet>>網絡和共享中心>>連接>>屬性>>點擊TCP/IP進行安裝

本機通過DCPH協議隨機獲取IP地址，然后也自動獲得DNS服務器地址。
DHCP有三種機制分配IP地址： [2]

1. 自動分配方式（Automatic Allocation），DHCP服務器為主機指定一個永久性的IP地址，一旦DHCP客戶端第一次成功從DHCP服務器端租用到IP地址后，就可以永久性的使用該地址。 [2]
2. 動態分配方式（Dynamic Allocation），DHCP服務器給主機指定一個具有時間限制的IP地址，時間到期或主機明確表示放棄該地址時，該地址可以被其他主機使用。 [2]
3. 手工分配方式（Manual Allocation），客戶端的IP地址是由網絡管理員指定的，DHCP服務器只是將指定的IP地址告訴客戶端主機。
   DNS（Domain Name Server，域名服務器）是進行域名和與之相對應的IP地址轉換的服務器。DNS中保存了一張域名和與之相對應的IP地址的表，以解析消息的域名。

b) 常用網絡命令的使用
i. ipconfig
輸入ipconfig

本機的IP地址查看“無線局域網適配器WLAN”部分，IP地址為172.26.212.53，其他的都是虛擬網卡的信息，當不使用網線上網時，本地連接和以太網部分會顯示“媒體已斷開連接”。
輸入ipconfig /all（僅截取無線局域網適配器部分）

由於本機處於校園網內，所以DNS后綴為jnu.edu.cn，根據網上的資料：用戶電腦名稱上的DNS是用戶加入有DNS服務器上的域后電腦自動加上去的，DNS后綴就是現在連接的這個網絡的DNS，Intel(R) Dual Band Wireless-AC 7265是本機的無線網卡。

物理地址即MAC地址，DHCP服務器啟用並采用自動配置模式。

ii. ping

1. ping 180.97.125.228
   查看ip
   
   

直接向180.97.125.228發送icmp數據包。

2. ping www.oschina.net
   

fn0wz54v.dayugslb.com是DNS解析的A記錄，指向主機ip180.97.125.228（Linux主機dig命令查詢）

輸入nslookup www.oschina.net

由返回結果可知，ping 域名時，是從校園網的DNS服務器的緩存中獲取關於www.oschina.net的域名解析回答的。
在Linux系統主機上使用dig命令跟蹤整個解析過程：

可以看到www.oschina.net是 fn0wz54v.dayugslb.com的CNAME記錄（別名記錄）。

利用wireshark抓包ping過程：
1.向校園網的DNS服務器請求解析，查詢www.oschina.net 的 A記錄，及主機ip。

DNS服務器192.168.10.8的應答，返回域名fn0wz54v.dayugslb.com及其指向的IP地址（過濾器條件ip.src == 172.26.212.53 || ip.src eq 192.168.10.8）：

本機對向fn0wz54v.dayugslb.com發送icmp數據包：

完整過程（過濾條件ip.src == 172.26.212.53 || ip.src eq 192.168.10.8 || ip.src == 180.97.125.228）：

總結：

• fn0wz54v.dayugslb.com是通過DNS的A記錄解析到IP上，而www.oschina.net是DNS解析的CNAME記錄，將被解析到fn0wz54v.dayugslb.com上。
• A記錄是把一個域名解析到一個IP地址，而CNAME記錄是把域名解析到另外一個域名，而這個域名最終會指向一個A記錄，在功能實現在上A記錄與CNAME記錄沒有區別。
• CNAME記錄在做IP地址變更時要比A記錄方便。CNAME記錄允許將多個名字映射到同一台計算機，當有多個域名需要指向同一服務器IP，此時可以將一個域名做A記錄指向服務器IP，然后將其他的域名做別名(即：CNAME)到A記錄的域名上。當服務器IP地址變更時，只需要更改A記錄的那個域名到新IP上，其它做別名的域名會自動更改到新的IP地址上，而不必對每個域名做更改。
• 所以ping域名會比ping ip多一些DNS解析的過程。
• ICMP協議與ping：ICMP 全稱是 Internet Control Message Protocol，也就是互聯網控制報文協議。ICMP 報文是封裝在 IP 包里面，它工作在網絡層，是 IP 協議的助手。
  • ICMP 包頭的類型字段，大致可以分為兩大類：
    • 一類是用於診斷的查詢消息，也就是「查詢報文類型」
    • 另一類是通知出錯原因的錯誤消息，也就是「差錯報文類型」
      

類型0和8：回送消息
回送消息用於進行通信的主機或路由器之間，判斷所發送的數據包是否已經成功到達對端的一種消息，ping 命令就是利用這個消息實現的。
可以向對端主機發送回送請求的消息（ICMP Echo Request Message，類型 8），也可以接收對端主機發回來的回送應答消息（ICMP Echo Reply Message，類型 0）。

wireshark抓包分析
發送的第一個icmp包，類型為8即回送請求包，序號為49

返回應答包：類型為0，即回送應答，序號與所要應答的icmp包的一樣。

第二個icmp包，類型一樣是8，序號+1

應答包類型為0，序號同樣+1:

iii. tracert
tracert -d 125.218.215.224

Tracert -d www.jnu.edu.cn

從左到右的5條信息分別代表了“生存時間”（每途經一個路由器結點自增1）、“三次發送的ICMP包返回時間”（共計3個，單位為毫秒ms）和“途經路由器的IP地址”（如果有主機名，還會包含主機名,加上d參數時不返回主機名）

Tracert的工作原理：
1.從源地址發出一個ICMP請求回顯（ICMP Echo Request）數據包到目的地址，並將TTL設置為1；
2.到達路由器時，將TTL減1；
3.當TTL變為0時，包被丟棄，路由器向源地址發回一個ICMP超時通知（ICMP Time Exceeded Message），內含發送IP包的源地址，IP包的所有內容及路由器的IP地址：172.26.208.1；
4.當源地址收到該ICMP包時，顯示這一跳路由信息；
5.重復1～5，並每次設置TTL加1；
6.直至目標地址收到探測數據包，並返回ICMP回應答復（ICMPEcho Reply）；
7.當源地址收到ICMP Echo Reply包時停止tracert。
可以看到每次都默認發送3個icmp包，對應命令行顯示結果的三個返回時間，ttl從1開始遞增，對應命令行返回的5次跳躍。
iv. netstat

1. 查看網絡協議的統計結果 netstat -s

2. 查看連接和偵聽端口 netstat -n
   

可以看到本機的多個端口處於監聽狀態，如49674、49679等；另外本機與ip 52.139.250.253建立了連接，對該ip進行查詢得到如下結果，

LISTENING：偵聽來自遠方的TCP端口的連接請求.
ESTABLISHED：代表一個打開的連接。
CLOSE-WAIT：等待從本地用戶發來的連接中斷請求
3. 查看TCP 協議的連接netstat -p tcp

4. route
   返回結果：

• 第一塊是設備上的接口列表，各種適配器的名稱，包括虛擬接口
• 第二塊是Ipv4路由表
  • 第一列是網絡目的地址。列出了路由器連接的所有的網段。
  • 第二行網絡掩碼列提供這個網段本身的子網掩碼，而不是連接到這個網段的網卡的子網掩碼。這基本上能夠讓路由器確定目的網絡的地址類。
  • 第三列是網關。一旦路由器確定它要把這個數據包轉發到哪一個目的網絡，路由器就要查看網關列表。網關表告訴路由器這個數據包應該轉發到哪一個IP地址才能達到目的網絡。
  • 第四列接口列告訴路由器哪一個網卡連接到了合適的目的網絡。從技術上說，接口列僅告訴路由器分配給網卡的IP地址。那個網卡把路由器連接到目的網絡。然而，路由器很聰明，知道這個地址綁定到哪一個物理網卡。
  • 第五列是躍點數。測量本身是一種科學。該值越小的，可信度越高
  • 路由表顯示“在鏈路上”，表示不需要通過路由器轉發，可以直接與其通信的意思。

三、 思考題
a) TCP/IP協議中配置的“網關”的作用是什么？
網關的作用是連通兩個不同網絡（子網掩碼和主機ip相與的結果不同，則處於不同網絡，或者說處於不同網段，相與的結果稱為網絡標識，是一個網絡的標識），現代網關多數指的是路由器IP。
b) 用ping檢測網絡故障點。
a. 網絡不可達代碼為 0
IP 地址是分為網絡號和主機號的，所以當路由器中的路由器表匹配不到接收方 IP 的網絡號，就通過 ICMP 協議以網絡不可達（Network Unreachable）的原因告知主機。
自從不再有網絡分類以后，網絡不可達也漸漸不再使用了。

b. 主機不可達代碼為 1
當路由表中沒有該主機的信息，或者該主機沒有連接到網絡，那么會通過 ICMP 協議以主機不可達（Host Unreachable）的原因告知主機。

c. 協議不可達代碼為 2
當主機使用 TCP 協議訪問對端主機時，能找到對端的主機了，可是對端主機的防火牆已經禁止 TCP 協議訪問，那么會通過 ICMP 協議以協議不可達的原因告知主機。

d. 端口不可達代碼為 3
當主機訪問對端主機 8080 端口時，這次能找到對端主機了，防火牆也沒有限制，可是發現對端主機沒有進程監聽 8080 端口，那么會通過 ICMP 協議以端口不可達（Port Unreachable）的原因告知主機。

e. 需要進行分片但設置了不分片位(Fragmentation needed but no frag)代碼為 4
發送端主機發送 IP 數據報時，將 IP 首部的分片禁止標志位設置為1。根據這個標志位，途中的路由器遇到超過 MTU 大小的數據包時，不會進行分片，而是直接拋棄。
c) 用ping測試網絡連通性時，若返回以下結果：Destination host unreachable（目的主機不可達）。當路由表中沒有該主機的信息，或者主機沒有連接到網絡，那么會通過icmp協議以主機不可達的原因告訴主機。
d) “Time out”:往往是因為防火牆對icmp過濾了,比如ping facebook.com；再者就是目標主機不在線，或者路由器端口不允許ping.

感謝閱讀！