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实验目的和要求
1、理解IP层的作用以及IP地址的分类方法；
2、理解子网的划分和子网掩码的作用；
3、掌握IP数据包的组成和网络层的基本功能；
二、实验环境
1.能够接入INTERNET的局域网。
2.WINDOWS操作系统的客户端。
3.WIRESHARK软件的电脑（安装包可从官网下载，百度搜索WIRESHARK，可找到官网地址）
三、实验步骤及问题回答
1、ipconfig命令在主机中用于查看本机的网络配置，包括主机的IP地址、MAC地址、网关、DNS配置等信息。在运行中输入cmd，出现界面后输入ipconfig /all，可以看到类似下图的本机网络配置：（具体数据因网络配置有差异）
（1）请填出你所用机器的网路配置。
- IP 地址：10.200.21.2
- 子网掩码：255.255.255.0
- 根据上一步的结果，回答如下问题：实验所用主机的网络地址是多少？是否有子网划分？该主机的IP地址属于哪类？说明实验环境中网络实际可容纳的实际最大机器数目，最小地址和最大地址。与邻座同学对比，网络号是否相同？
网络地址：10.200.21.0
是否有子网划分：是
IP地址类别：A类
实际最大机器数目：254
最小地址：10.200.21.1
最大地址：10.200.21.254
网络号是否相同：是
2.PING命令是ICMP协议的常用命令，其原理如下图所示：
PING命令可通过参数的调整来控制发送封包的大小，格式如下：
ping--l 2000 www.baidu.com
PING命令可通过参数的调整来控制响应封包的数目，格式如下：
ping -n 1 www.baidu.com //只回复一条响应
可以通过WIRESHARK进行封包的抓取。
点开IPV4的下拉菜单即可查看捕获封包情况。
请执行如下操作，并回答问题：
- 向百度网站发送大小为600字节的封包，观察捕获结果并在下方截图，回答以下问题：捕获IP封包的头部大小为多少字节？其数据部分长度为多少，是否与你发送的字节数相同，若不同，分析其原因。
IP封包的头部大小：20字节
数据部分长度：608字节
是否相同：否
原因：608字节包括了600字节数据和8字节的TCP头部
（2）一个IP封包的数据部分，理论上最大值可为多少？ping命令 -l参数可以是理论上的最大值吗？其实际可发送的最大值是多少？为什么？
理论最大值：65515
是否可以是最大值：否
实际可发送最大值：1480
原因：在实际网络传输中，IP数据报的最大长度受到数据链路层限制，以太网MTU为1500，扣除IP首部20字节，最大数据长度1480字节。
（3）向你的同学发送大小为5000字节的封包，观察捕获结果并在下方截图，回答以下问题捕获IP封包的头部大小为多少字节？其数据部分长度为多少，是否与你发送的字节数相同，若不同，分析其原因。
ip头部大小：20字节
数据长度：568字节 1480字节
是否相同：否
原因：数据5000字节过长，大于数据链路层MTU，所以必须分片，在实际网络传输中，IP数据报的最大长度受到数据链路层限制，以太网MTU为1500，扣除IP首部20字节，最大数据长度1480字节，5000字节分4片，3*1480，最后一片568字节。
（4）仔细观察两个捕获结果，可以发现（3）比（1）多出了一行，如下图：
请根据实验结果截图并回答如下问题：（3）中的传输是否发生了分片？共分为几片？片偏移分别是多少？你所在网络的MTU是多少字节？PING命令中5000字节，是否包含头部？（提示：不能只捕获ICMP协议数据，还要包括IP协议数据）
是否发生分片：是
分为几片：4
片偏移：0 1480 1960 4440
MTU：1480
是否包含头部：否
实验心得
通过本次网络层 IP 协议综合实验，我将课本上抽象的理论知识与实际操作相结合，完整掌握了 IP 地址分类、子网划分、IP 数据包结构、数据分片以及网络抓包分析的相关内容，对计算机网络网络层的工作原理有了更加透彻、直观的理解，也提升了网络命令操作与报文分析的实践能力。
实验初期，我通过ipconfig /all命令查看主机网络参数，完成 IP 地址、子网掩码读取，并计算网络地址、地址范围、主机数量，区分 IP 地址类别。结合计算结果我明白了 A 类地址的编址特点，理解子网掩码用于区分网络位与主机位的核心作用，掌握网络地址计算方法，同时清楚局域网内可用主机地址范围、网络号划分规则，理解子网划分能够合理规划地址、提升网络地址利用率。以往仅靠理论记忆地址分类与网段计算较为模糊，经过手动计算与同网段对比，我牢固掌握了网段划分的底层逻辑。
本次实验重点学习了ping命令与 Wireshark 抓包分析，深入探究 ICMP 协议与 IP 数据包结构。通过修改数据包大小、发送次数等参数抓包观察，我明确了 IP 数据报首部固定为 20 字节，理解数据包总长度包含 IP 首部、上层协议头部与有效数据。在发送指定大小数据包时，数据长度与设定值不一致，让我明白 IP 层会封装上层协议头部，网络传输是多层封装叠加的过程。同时我理清了 IP 数据报理论最大长度与以太网实际传输限制，理解 MTU 最大传输单元的约束作用，知晓以太网帧 1500 字节的限制下，扣除 IP 首部后有效数据最大长度为 1480 字节。
在大尺寸数据包传输实验中，我直观观察到 IP 分片现象。当发送数据超过链路层传输上限时，原始数据包会被拆分为多个分片进行传输，接收端再完成重组。通过分析片偏移、分片数量，我理解分片字段的作用、分片传输规则，也明白ping命令设置的数据包大小不包含 IP 首部。分片机制解决了大数据无法一次性传输的问题，是网络跨链路稳定通信的重要保障，也让我深刻体会网络各层次相互制约、协同工作的特点。
本次实验也让我意识到实践操作的重要性。理论知识只停留在概念层面，通过命令操作、抓包分析、数据对比、原因推导，才能真正吃透协议原理。同时我熟练掌握 Windows 网络诊断命令与 Wireshark 基础抓包分析方法，养成严谨分析报文字段、梳理传输原理的习惯。此次实验弥补了理论学习的漏洞，构建完整的网络层知识体系，为后续学习路由协议、高层网络协议打下扎实的实践基础。