李阳的智能19实验室报告：IPv8.0中的IP数据报分析与分片研究

"实验报告——李阳，201900170249，山东大学计算机科学与技术学院，实验九1，IPv8.0，2021年6月1日，分析traceroute程序执行时发送和接收的IP数据报，研究IP分片" 在本次实验中，学生李阳对IP数据报进行了深入分析，重点关注了IP数据报的不同字段以及IP分片的细节。实验环境包括联想 Legion Y7000P 2020H 电脑（搭载Intel Core i7-10750H处理器，16GB DDR4内存），操作系统为中文版Windows 10，软件工具是Wireshark 3.44版本。 实验目的是通过分析traceroute程序的网络追踪记录，理解IP数据报的结构以及在遇到网络路径MTU（最大传输单元）限制时如何进行IP分片。traceroute是一种网络诊断工具，用于确定数据包从源到目标经过的路由器路径。 实验步骤首先启动Wireshark开始捕获数据包，然后在Wireshark的“Packet Capture Options”屏幕上点击OK开始捕获。接着运行traceroute，输入要追踪的目标地址。为了观察不同大小的数据报行为，通过“Edit -> Advanced Options -> Packet Options”设置数据报的大小。首先设置为56字节，然后更改为2000字节，模拟发送具有不同长度的数据报。 在IP协议中，“Fragment Offset”字段用于指示数据报片段在原始未分片数据报中的相对位置，如果该值为0且“Don't Fragment”（DF）标志未被设置，那么表示该数据报没有被分片。在本实验中，描述提到IP数据报“Fragment Offset”的值表明数据报没有被分片，这通常意味着数据报的大小小于路径上的所有路由器的MTU，或者发送方主动选择了允许分片。 IP分片是在数据报太大无法通过某些网络接口时发生的。当DF标志被设置并且数据报仍然大于下一个跃点的MTU时，路由器会丢弃数据报并返回一个ICMP“目的地不可达”消息，子类型为“需要分片但DF标志设置”。然而，如果DF标志未设置，路由器会将数据报分成较小的片段进行转发，每个片段有自己的IP头部，包含完整的源和目标地址，以及该片段的标识符、标志和偏移量信息，以便在接收端重组。 实验中通过改变数据报的大小，可以观察到在达到MTU限制时是否会发生分片，以及分片如何影响网络性能。较大的数据报可能导致更多的分片，增加网络延迟，因为每个片段都需要独立路由和重组。了解这些原理对于网络优化和问题排查至关重要。 总结来说，此实验旨在帮助学生理解IP数据报的结构，特别是与IP分片相关的字段，以及如何通过traceroute工具进行网络诊断。通过实际操作和观察，李阳能够深入学习到IP协议的工作机制，这对于未来的网络工程和故障排查工作具有重要的实践价值。