实验6-用户数据报协议(UDP).doc

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院 系：计 算 机 学 院

实验课程：计算机网络与因特网
实验项目：用户数据报协议(UDP)
指导老师：
开课时间：2011 ～ 2012年度第 2学期
专 业：网络工程
班 级：
学 生：
学 号：

一、实验项目名称
用户数据报协议(UDP)

二、实验目的及要求
1. 掌握 UDP 协议的报文格式
2. 掌握 UDP 协议校验和的计算方法
3. 理解 UDP 协议的优缺点
4. 理解协议栈对 UDP协议的处理方法
5. 理解 UDP 上层接口应满足的条件

三、实验主要硬件软件环境
PC机，Windows操作系统。

四、实验内容及步骤
练习1 编辑并发送UDP数据报
各主机打开工具区的“拓扑验证工具”，选择相应的网络结构，配置网卡后，进行拓扑验证，如果通过拓扑验证，关闭工具继续进行实验，如果没有通过，请检查网络连接。
本练习将主机A和B作为一组，主机C和D作为一组，主机E和F作为一组。现仅以主机A、B所在组为例，其它组的操作参考主机A、B所在组的操作。
1. 主机A打开协议编辑器，编辑发送给主机B的UDP数据报。
MAC层：
目的MAC地址：接收方MAC地址
源MAC地址：发送方MAC地址
协议类型或数据长度：0800，即IP协议
IP层：
总长度：包括IP层、UDP层和数据长度
高层协议类型：17，即UDP协议
首部校验和：其它所有字段填充完毕后填充此字段
源IP地址：发送方IP地址
目的IP地址：接收方IP地址
UDP层：
源端口：1030
目的端口：大于1024的端口号
有效负载长度：UDP层及其上层协议长度
其它字段默认，计算校验和。
● UDP在计算校验和时包括哪些内容？
答：伪首部、UDP 首部和 UDP 数据（从应用层来的数据）

2. 在主机B上启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提取UDP协议）。
3. 主机A发送已编辑好的数据报。
4. 主机B停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机A所发送的数据报。
思考问题：
1. 为什么 UDP 协议的“校验和”要包含伪首部？
答：若校验和不包括伪首部，用户数据报也可能是安全的和正确的。但是，若 IP 首部受到损伤，则它可能被交付到错误的主机。伪首部中包含高层协议类型字段是为了确保这个数据包是属于 UDP 而不是属 TCP 的。 使用 UDP 的进程和使用 TCP 的进程可以使用同一个端口号。UDP 的高层协议类型字段是 17。若在传输过程中这个值改变了，在接收端计算校验和时就可检测出来，UDP 就可丢弃这个数据包。这样就不会交付给错误的协议。

2. 比较 UDP 和 IP 的不可靠程度？
答：UDP 是传输层协议，IP 是网络层协议，都是不可靠的。

练习2 UDP单播通信
本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。
1. 主机B、C、D、E、F上启动实验平台工具栏中的“UDP工具”，作为服务器端，监听端口设置为2483，“创建”成功。
2. 主机C、E上启动协议分析器开始捕获数据，并设置过滤条件（提取UDP协议）。
3. 主机A上启动实验平台工具栏中的“UDP工具”，作为客户端，以主机C的IP为目的IP地址，以2483为端口，填写数据并发送。
4. 察看主机B、C、D、E、F上的“UDP工具”接收的信息。
● 哪台主机上的“UDP工具”能够接收到主机A发送的UDP报文？
答：主机C。

5. 察看主机C协议分析器上的UDP报文，并回答以下问题：
● UDP是基于连接的协议吗？阐述此特性的优缺点。
答：不是。优点：相对于面向连接的服务，UDP传送数据较快速，系统开销也少。 缺点：但它不能防止报文的丢失、重复和乱序。由于它的每个报文必须包括完整的源地址的目的地址，因此开销很大；每个请求必须足够小，使其能够装入到用户数据报中。

● UDP报文交互中含有确认报文吗？阐述此特性的优缺点。
答： 没有。

●UDP 是基于连接的协议吗？阐述此特性的优缺点。
答：没有。优点：提高传输效率；缺点：在传输过程中可能有丢失、重复、乱序的现象。

6. 主机A上使用协议编辑器向主机E发送UDP报文，其中：
目的MAC地址：E的MAC地址
目的IP地址：主机E的IP地址
目的端口：2483
校验和：0
有效负载长度：UDP层及其上层协议长度
首部校验和：其它所有字段填充完毕后填充此字段
总长度：包括IP层、UDP层和数据长度
发送此报文，并回答以下问题：
● 主机E上的UDP通信程序是否接收到此数据包？UDP是否可以使用0作为校验和进行通信？
答：主机E可以收到数据包。UDP可以使用0作为校验和进行通信。

7. 主机B、C、D、E、F关闭服务端，主机A关闭客户端。
UDP广播通信
思考问题：
1、 思考UDP的差错处理能力。
答：除校验和外，UDP没有差错控制机制。这就表示发送端并不知道报文是丢失了还是重复地交付了。当接收端使用校验和并检测出差错时，就将这个用户数据报丢掉。

练习3 UDP广播通信
本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。
1. 主机B、C、D、E、F上启动UDP工具，作为服务器端，监听端口设为2483。
2. 主机B、C、D、E、F启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提取UDP协议）。
3. 主机A上启动UDP工具，作为客户端，以255.255.255.255为目的地址，以2483为端口，填写数据并发送。
4. 察看主机B、C、D、E、F上的“UDP工具”接收的信息。
● 哪台主机能够接收到主机A发送的UDP报文？
答：主机B、C、D、E、F。

5. 察看协议分析器上捕获的UDP报文，并回答以下问题：
● 主机 A 发送的报文的目的 MAC 地址和目的 IP 地址的含义是什么？
答 ： MAC 地址是广播的物理地址，IP 地址是广播的 IP 地址。这样广播到网络上的每一台主机。

思考问题：
1、如果将目的MAC地址换成某一主机的MAC地址，是否所有主机还会收到这种报文？
答：不会，只是对应MAC地址的主机才会收到。
2、如果将目的MAC地址设成广播地址，目的IP地址设成某一主机的IP地址，结果会怎样?
答：所有的主机都会接收到该报文。
3、在可靠性不是最重要的情况下，UDP可能是一个好的传输协议。试给出这种特定情况的一些示例。
答：例如视频电话会议系统、某些路由选择更新协议等。
4、UDP协议本身是否能确保数据报的发送和接收顺序?
答：不能。
五、实验结果
练习一

练习二

六、实验总结
通过这次实验我掌握了UDP 协议的报文格式、UDP 协议校验和的计算方法
和理解 UDP 协议的优缺点，并了解UDP可运用的场合。
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