数据通信网络之使用 eNSP 组网
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一、目的
1.熟悉模拟实验环境 eNSP 的使用；2.掌握 eNSP 中组网、配置及测试的方法；3.掌握华为网络设备的视图、命令及配置方法；4.掌握利用 Wireshark 捕获和分析数据包的方法；5.熟悉常用网络命令协议机制和使用方法；
二、环境及网络拓扑
一台计算机 PC1 与一台路由器 AR1 通过网线直连，网络拓扑如图 1 所示。其中，PC1 的 IP 地址是 192.168.1.1/24，默认网关 IP 地址是 192.168.1.254，AR1 GE0/0/0 接口的 IP 地 址是 192.168.1.254/24，拓扑结构如图 1 所示。
图 1 使用 eNSP 组网拓扑图
三、步骤及结果分析
1.启动 eNSP 程序，单击“新建拓扑”，弹出如图 2 所示的空白工作区：
图 2 eNSP 用户界面
（1）放置和连接设备。
①放置路由器：在设备类型选择框中选中设备类型“路由器”，然后在设备选择框中选中设备型号，此例选择 AR1220。将光标移到工作区，光标变为选中的设备型号，单击鼠标，完成型号为 AR1220 设备的放置过程，如图 3 所示。备注：如果需要放置多个该型号的设备，可以通过重复多次相同操作完成。如果需要放置其 他型号的设备，可以重新在设备类型选择框中选中新的设备类型，在设备选择框中选中新的 设备型号。如果不再放置设备，可以单击工具栏中的“恢复鼠标”按钮。
图 3 在工作区放置路由器
②放置计算机：在设备类型选择框中选中设备类型“终端”，然后在设备选择框中选中设备型号，此例选择 PC。将光标移到工作区，光标变为选中的设备型号，单击鼠标，完成型号为 PC 的终端放置过程，如图 4 所示。
图 4 在工作区放置计算机
③设备连线：在设备类型选择框中选中“设备连线”，在设备选择框中选各种正确的连接线类型，此例选择 Copper。选中 Copper，在需要连接的两端设备上单击鼠标左键，弹出该设备的接口列表，在接口列表中选择需要连接的接口。在需要连接的两端设备上分别选择接口后，完成连接过程，如图 5 所示。
图 5 在工作区中设备连线
（2）启动设备。
单击工具栏中的“恢复鼠标”按钮恢复鼠标之后，在工作区中拖动鼠标选择需要启动的设备范围，单击工具栏中的“开启设备”按钮，开始选中设备的启动过程，如图 6 所示，连接线两端端口状态变绿，启动过程完成。只有在完成启动过程后，才可以开始设备的配置过程。
图 6 设备启动后的网络拓扑
（3）配置实现。
①配置路由器：工作区中的设备完成启动过程后，通过双击路由器 AR1，进入该设备的 CLI 界面，如图 7 所示。
图 7 路由器 CLI 界面
在该命令行界面中完成对路由器的基本配置，具体如下：
②配置计算机：双击计算机 PC1 图标，弹出设备配置管理窗口，该窗口包括基础配置、命令 行、组播、UDP 发包工具和串口等五个选项卡。如图 8 所示，在相应的字段中静态配置计 算机 PC1 的 IP 地址、子网掩码和网关地址，之后，点击“应用”按钮。
图 8 配置计算机 PC1 地址信息
（4）联通性测试。
①PC1 ping AR1 GE0/0/0：双击计算机 PC1 图标，弹出设备配置管理窗口。单击“命令行” 选项卡，打开命令提示符界面。在命令提示符下，输入 ping 192.168.1.254，能够收到 AR1 的 应答信息，如图 9 所示，表明计算机 PC1 与路由器 AR1 的 GE0/0/0 联通。
图 9 PC1 ping AR1 GE0/0/0
②AR1 ping PC1: 双击路由器 AR1，进入该设备的 CLI 界面，在该命令行界面中输入 ping 192.168.1.1，结果如图 10 所示，表明路由器 AR1 与 PC1 相互联通。
图 10 AR1 ping PC1
（5）抓包分析。
eNSP 与 Wireshark 结合，可以捕获网络设备运行过程中交换的各种类型的报文，并显 示报文中各个字段的值。
①启动抓包。
如图 11 所示，在计算机 PC1 图标上单击鼠标右键，在弹出的选项中选择“数据抓包”， 然后选择相应接口“Ethernet0/0/1”，启动 Wireshark 并开始捕获通过该接口的数据包。
图 11 PC1 端口显示蓝点表示捕获过程正在进行如图 12 所示，PC1 的 Ethernet0/0/1 端口上显示蓝点，表示捕获过程正在进行。
图 12 PC1 端口显示蓝点表示捕获过程正在进行
②运行命令。
以联通性测试为例，双击计算机 PC1 图标，弹出设备配置管理窗口。单击“命令行”选项卡，打开命令提示符界面。在命令提示符下，依次输入以下命令：arp -d；arp -a；ping 192.168.1.254，分别完成清除 ARP 缓存、查询确认 ARP 缓存、测试与 192.168.1.254 的联通性，结果如图 13 所示，可见能够收到 AR1 的应答信息。
图 13 清除 ARP 缓存，测试联通性
③分析报文。
在 Wireshark 界面中，点击工具栏中的“停止捕获分组”按钮，获取捕获的信息，如图 14 所示，表明 PC1 与 AR1 的联通性测试过程中产生了分别采用 ARP 和 ICMP 协议的多个数据包交互。
图 14 捕获的数据包
Ⅰ 分析 ARP 数据包
⑴过滤数据包，查看协议栈。在显示过滤器中输入“arp”，将 ARP 数据包过滤并显示出来， 如图 14 所示，在数据包细节面板中可以看到 ARP 数据包所对应的协议栈主要包含三个层， 其中，Frame 1 表示了网卡所捕获 1 号数据包在物理层上以比特为单位的相关信息；Ethernet II 表示了所捕获的信息在数据链路层上以 Ethernet II 帧格式封装；Address Resolution Protocol 表示了所捕获的信息在网络层上以 ARP 协议封装。回答下列问题：结合捕获信息，说明 ARP 数据包自下而上的协议栈结构。
从下往上看，ARP 数据包的协议栈结构如下：数据链路层（Ethernet II）：目标地址、源地址和类型字段。在这个例子中，目标地址是广播地址（ff:ff:ff:ff:ff:ff），源地址是 00:0c:29:aa:bb:cc，类型字段为 ARP（0x0806）。网络层（ARP）：硬件类型、协议类型、硬件地址长度、协议地址长度、操作码、发送者 MAC 地址、发送者 IP 地址、目标 MAC 地址和目标 IP 地址。因此，ARP 数据包的协议栈自下而上依次为：数据链路层（Ethernet II）、网络层（ARP）。
图 15 过滤 ARP 报文
⑵结合通信过程，分析协议机制。如图 15 所示，ARP 解析过程包含了请求和应答两个过程，相应产生的 ARP 数据包分别为 ARP 请求和 ARP 应答。回答下列问题：
为什么在此处出现了 ARP 数据包，其作用是什么？答：ARP 数据包的作用是帮助发送设备解析目标设备的 MAC 地址。当发送设备需要与目标设备通信时，它会发送一个 ARP 请求数据包，该数据包包含目标设备的 IP 地址。如果目标设备在同一个局域网上，它将收到 ARP 请求并回复一个 ARP 应答数据包，该数据包包含目标设备的 MAC 地址。发送设备将收到 ARP 应答后，就能够将数据包发送到目标设备了。收到消息后将该 IP 地址和物理地址存入本机 ARP 缓存保留，下次请求时直接查询 ARP 缓存以节约资源。
⑶分析单一数据包格式。①ARP 请求：以 1 号为例，在数据包列表面板中单击 1 号数据包，选中一个 ARP 请求数据包。 然后在数据包细节面板中展开显示该数据包的详细信息。回答下列问题：
a. 包含 ARP 请求消息的以太网帧中的源地址和目标地址的十六进制值是多少？
图 16 ARP 报文相关信息
答：如图 16 所示，源地址：54:89:98:25:0a:65 目标地址：ff:ff:ff:ff:ff:ffb. 给出双字节以太网帧类型字段的十六进制值。这对应于什么上层协议？答：0x0806 ARP 协议 c. 包含 ARP 请求消息的以太网帧中是否包含填充字段？答：如图 15 所示，包含填充字段。d. ARP 消息是否包含发送者的 IP 地址？答：ARP 消息包含发送者的 IP 地址。在 ARP 请求消息中，发送者会将自己的 IP 地址放入 ARP 请求消息的源 IP 地址字段中，以便接收者知道请求的来自哪个 IP 地址。接收者收到 ARP 请求消息后，会使用请求中的源 IP 地址来确定请求的发出者。在 ARP 应答消息中，发送者同样会将自己的 IP 地址放入 ARP 应答消息的源 IP 地址字段中，以便接收者知道应答的来自哪个 IP 地址。接收者收到 ARP 应答消息后，会使用应答中的源 IP 地址来确定应答的发出者。e. 在 ARP 请求中，“问题”（即查询使用相应 IP 地址的机器的以太网地址）出现在哪里？答：出现在 32-37 字节。②ARP 应答：类似的，选中 2 号数据包，即响应 ARP 请求而发送的 ARP 应答数据包，然后展开该数据包的详细信息。
图 17 2 号 arp 数据包
回答下列问题：a. 在 ARP 消息中，之前 ARP 请求的“答案”（即回答使用相应 IP 地址的机器具有的以太网地址）出现在哪里？答：出现在 22-27 字节。b.包含 ARP 应答消息的以太网帧中的源地址和目标地址的十六进制值是多少？答：源地址：00:e0:fc:32:80:6d 目标地址：54:89:98:25:0a:65。
Ⅱ 分析 ICMP 数据包
⑴ 过滤数据包，查看协议栈。在显示过滤器中输入“icmp”，将 ICMP 数据包过滤并显示出来，如图 18 所示。回答下列问题：结合捕获信息，说明 ICMP 数据包自下而上的协议栈及封装结构。从下往上看，ICMP 数据包的封装结构如下：
数据链路层（Ethernet II）：目标地址、源地址和类型字段。网络层（IPv4）：版本、头部长度、服务类型、总长度、标识符、标志、片偏移、生存时间、协议、头部校验和、源地址和目标地址。传输层（ICMP）：类型、代码、校验和、标识符、序列号和数据。因此，ICMP 数据包的协议栈自下而上依次为：数据链路层（Ethernet II）、网络层（IPv4）、传输层（ICMP）。
图 18 过滤 ICMP 报文
⑵结合通信过程，分析协议机制。ping 过程中产生多个成对的 ICMP 数据包，每个分组对分别包含 ICMP 请求和 ICMP 应答。回答下列问题：此处分别出现多少个 ICMP 请求和应答数据包？与测试命令显示的结果是否一致？答：由实验结果可知，一共有 5 个 ICMP 请求数据包和 5 个 ICMP 应答数据包，与测试命令显示的结果一致。⑶分析单一分组格式。回答下列问题：a. 源主机的 IP 地址是什么？目标主机的 IP 地址是什么？答：源主机地址：192.168.1.1 目标主机地址：192.168.1.254b.为什么 ICMP 数据包没有源和目标端口号？答：在 ICMP 消息中，发送者和接收者的 IP 地址用于标识消息的来源和目的地。ICMP 消息中各种类型的消息都有不同的类型码，这些类型码用于标识消息的具体类型和目的。因此，ICMP 使用 IP 地址和类型码来确定消息的来源和目的地，而不需要使用端口号。c.查看主机发送的一个 ping 请求包。ICMP 类型和代码号是什么？此 ICMP 数据包还有哪其他字段？校验和、序列号和标识符字段有多少字节？
图 19 ICMP 报文相关信息
答： 如图 19，ICMP 类型是 8，代码号是 0； ICMP 数据包包含以下字段：校验和（Checksum）：用于检测 ICMP 数据包是否在传输过程中发生了损坏，占 2 个字节。标识符（Identifier）：用于在 ICMP 请求和应答消息之间进行匹配，占 2 个字节。序列号（Sequence Number）：用于在 ICMP 请求和应答消息之间进行匹配，占 2 个字节。其他数据：ICMP 消息还包含协议字段、源 IP 地址和目的 IP 地址字段、生存时间字段、flag 字段、头部检验和字段、偏移字段、协议字段、checksum 字段、Identifier 字段、sequence number 字段、data 字段等。因此，ICMP 数据包包含类型、代码、校验和、标识符、序列号和其他数据等字段。其中，校验和、标识符和序列号字段各占 2 个字节，总共占用 6 个字节的空间。
d.查看相应的 ping 应答包。ICMP 类型和代码号是什么？此 ICMP 数据包还有哪些其他字段？校验和、序列号和标识符字段有多少字节？
图 20 ICMP 应答包相关信息
答： 如图 20，ICMP 类型是 0，代码号是 0； ICMP 数据包包含以下字段：校验和（Checksum）：用于检测 ICMP 数据包是否在传输过程中发生了损坏，占 2 个字节。标识符（Identifier）：用于在 ICMP 请求和应答消息之间进行匹配，占 2 个字节。序列号（Sequence Number）：用于在 ICMP 请求和应答消息之间进行匹配，占 2 个字节。其他数据：ICMP 消息还包含协议字段、源 IP 地址和目的 IP 地址字段、生存时间字段、flag 字段、头部检验和字段、偏移字段、协议字段、checksum 字段、Identifier 字段、sequence number 字段、data 字段等。因此，ICMP 数据包包含类型、代码、校验和、标识符、序列号和其他数据等字段。其中，校验和、标识符和序列号字段各占 2 个字节，总共占用 6 个字节的空间。
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公众号【AIShareLab】 2022-07-14 加入
他日若遂凌云志
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