实验六网络层分片实验

【实验目的】

1、理解IP分片过程；

2、掌握IP分片是数据报头的变化；

【实验学时】

1学时

【实验环境】

图 3-39 实验拓扑图【实验内容】

1、掌握IP数据包分片过程。

2、掌握IP分片报头格式。

3、掌握三层交换机配置MTU方法。

【实验流程】

图 3-40 实验流程图

【实验原理】

每一个数据链路层都会有自己的帧格式，在这个格式中有一个字段是“数据字段最大长度”，当数据包封装成帧时，要求数据包的总长度必须小于这个数据字段的最大长度，这个数据字段最大长度也称为MTU，不同的数据链路层协议均有其不同的MTU值，以太网的MTU值为1500，这意味着，当我们的网络是基于以太网时，IP报文的总长度不可以超过1500字节。但是IP数据包定义的最大长度为65535，这和数据链路层的MTU值是一个矛盾，当IP数据包封装总长度超过数据链路层MTU值时，就需要对IP包进行分片。当数据被分片时，每一个数据包都有自己的报头，并且，当分片后的IP包遇到具有更小的MTU 的网络，它需要继续分片以穿过这样的网络，当然，不管如何分片，数据包在到达目的端后可以根据报头中的信息，对数据包进行重组。

分片后的数据包之所以在到达目的端后能够进行重组，主要得益于IP报头中的3个与分片重组有关的三个字段。

z标志：标志字段长度为16比特，这16比特标志位用于标识从源主机发出的数据包，在源主机有一个计数器，当IP协议发送数据包时，将计数器中的数字复制到

标识字段中，并把这个计数器的值加1，如此循环往复，从而能够保证每个IP包

都具有唯一的标识数，当一个IP包需要进行分片时，就将此标识字段的值复制到

所有的分片中，所以，从一个IP包得到的所有分片都具有相同的标志字段。而目

的端则知道具有相同标识字段的IP包需要进行重组。

z标识：长度为3比特，第一个比特保留待以后使用，第二位为不分片位，当此值为1时，表示此数据包不可被分片，如果不分片无法经物理网络进行转发，就丢弃数

据包，并向源主机发送ICMP差错报文，当此值为0时，侧在需要时将此数据包进

行分片，第三位是分片末位标识，如果此值为1，表示此分片后还有分片，若此值

为0，则表示这已是最后一个分片。

z分片偏移：长度为13比特，此字段表示分片在整个IP报中的相对位置，以8字节为度量单位，因为分片偏移字段只有13比特长度，能表示的最大数值为8191。

在目的端，根据标志、标识、分片偏移，可以很方便的将分片数据包进行重组。

【实验步骤】

步骤一：设定实验环境

1、配置主机IP地址。

2、按照实验拓扑连接网络拓扑。

3、配置端口镜像

S3750#

S3750#configure terminal

S3750(config)#monitor session 1 destination interface FastEthernet 0/24

S3750(config)#monitor session 1 source interface FastEthernet 0/1 – 10 both

步骤二：发送大包进行捕获分析

1、在PC1上用命令ping 172.16.1.253 –l 2000发送2000比特的大包到PC2。

2、在PC2上开启协议分析软件，捕获数据包并进行分析，如下图所示。

图 3-41 捕获数据包

从上图是从PC2上连续捕获到的两个报文。从报文可以可以看到其中以太网帧头部分均为相同源目的MAC地址，其他IP报头字段，除和分片有关的标识、标志、分段偏移以及校验和外，其他字段都相同。从协议分析仪中可以看到，捕获报文中：

z标识字段：191，标识字段用于和IP地址一起唯一标识一个IP包，因此，属于同一个IP包的分片具有相同的标识字段。

z标志：长度为3位，第一位保留为以后用，第二位为1时，表示此数据包不可分片，第二位为0时表示此数据包可以分片。第三位标志此分片是否为最后一个分片，为1时表示这个数据包不是最后的分片，如为0表示此数据包为最后的分片。所

以在第一个分片中，此位为1，在第二个分片即最后一个分片中，此位为0。

z分段偏移：长度为13位，表示这个分片在原数据包中的相对位置，在第一个数据片中的此字段为0，在第二个数据包中，此分片为B9，转化为10进制数字为185，表示的偏移位置是185*8=1480，表示第二个分片偏移量1480比特，即第一个分

片长度为1480比特。

在数据目的端，可以根据这三个字段对数据包进行重组。

【思考问题】

结合实验过程中的实验结果，回答下列问题：

1、在什么情况下会出现出现数据包分片？

2、数据包进行分片时，第一个数据包的大小是多少，和链路类型是什么关系？