《计算机网络》实验指导书步骤及答案

目录实验1实验环境熟悉……………………………………1实验2网络协议仿真软件的熟悉……………………..2实验3编辑并发送LLC帧……………………………..3实验4编辑并发送MAC帧……………………………..4实验5………………………………5实验6网际协议IP……………………………………..6实验7Internet控制报文协议icmp………………….8实验8用户数据报协议UDP…………………………….10实验9传输控制协议TCP……………………………….111实验一：实验环境的熟悉实验目的:1．掌握实验系统的软硬件组成2．熟悉实验系统软件界面实验设备:N台计算机，中软吉大的协议仿真软件实验步骤:1．由教师引领，观察实验室硬件布局、网线连接、主要设备等相关情况；2．打开中软吉大的协议仿真软件，了解软件的组成模块（包括仿真编辑器和协议分析器）；2．了解实验中要用到的3种网络拓扑结构图；3．了解每种拓扑图中计算机的连接方法和ip地址的设置方法；主服务器IP设为172.16.1.100；其它机器设为172.16.1.*mask:255.255.255.0Gateway:172.16.1.1Dns:172.16.1.1004．打开中软吉大网络协议仿真教学系统（通用版）课件，熟悉9个实验的名称，有关实验的说明。2实验二：网络协议仿真软件的熟悉实验目的:1．熟悉仿真编辑器界面的操作2．熟悉协议分析器界面的操作实验设备:N台计算机，中软吉大的协议仿真软件实验步骤:打开中软吉大的协议仿真软件，浏览界面，尝试使用界面上的工具按钮。（1）打开仿真编辑器。该系统的初始界面分为5个部分：多帧编辑区、单帧编辑区、协议模型区、地址本和十六进制显示区a．多帧编辑区b．单帧编辑区c．协议模型区d．地址本e．十六进制显示区（2）应用实例a．编辑MAC层b．编辑IP层c．编辑TCP层（3）协议分析器使用简介a．会话分析b．协议解析（4）应用实例a．在单帧编辑区中编辑一个ICMP帧b．在协议分析器捕获该帧并分析3实验三:编辑并发送LLC帧实验目的：1.掌握以太网报文格式；2.掌握LLC帧报文格式；3.掌握仿真编辑器和协议分析器的使用方法；实验设备：集线器，N台计算机，N条双绞线，协议仿真系统实验步骤：1.将服务器和工作站用双绞线和HUB连通并加载协议仿真模块2.将主机A和B作为一组，主机A启动仿真编辑器，并编写一个LLC帧。3.主机B重新开始捕获数据，在捕获到的数据中查找主机A所发送的LLC帧，分析该帧内容并纪录结果。记录实验结果。帧类型发送序号N（S）接受序号N（R）思考题：1.为什么IEEE802标准将数据链路层分割为MAC子层和LLC子层？2.为什么以太网有最短帧长度的要求？补充：以太网的分类最初的以太网是由施乐公司的PaloAlto研究中心（PARC）于1976年创建的。自此以后，逐渐发展。数据速率为10Mbps的以太网称为标准以太网，数据速率为100Mbps的以太网称为快速以太网，数据速率为1000Mbps的以太网称为千兆以太网。目前10G以太网的标准也已正式制定。参考答案帧类型发送序号N（S）接受序号N（R）10（信息帧）00参考答案4这一字段定义为长度或类型字段。如果字段的值小于1518，它就是长度字段，用于定义下面数据字段的长度；另一方面，如果字段的值大于1536，它定义一个封装在帧中的PDU分组的类型。5实验四编辑并发送MAC帧网卡MAC地址的概念MAC（MediaAccessControl,介质访问控制）地址是识别LAN（局域网）节点的标识。网卡的物理地址通常是由网卡生产厂家烧入网卡的EPROM，它存储的是传输数据时真正赖以标识发出数据的电脑和接收数据的主机的地址。对于著名的以太网卡，其地址是48bit（比特位）的整数，如：44-45-53-54-00-00,IEEE规定地址字段的第一字节的最低位为I/G比特，I/G表示Individual/Group。当I/G比特为0时，地址字段表示一个单个站地址，为1时表示组地址，用来进行多播。IEEE将地址字段第1字节的最低第2位规定为G/L比特，表示Global/Local。当G/L比特为1时是全球管理(保证在全球没有相同的地址)，厂商向IEEE购买的OUI都属于全球管理，当为0时是本地管理，这时用户可任意分配网络上的地址。但应当指出，以太网几乎不使用这个G/L比特。以太网MAC地址可分为三类:单播(unicast)地址（一对一），即收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同；广播(broadcast)地址（一对全体），即发送给所有站点的帧(全1地址)。多播(multicast)地址（一对多），即发送给一部分站点的帧。以太网的MAC帧格式以太网的MAC帧格式有两种标准，一种是DIXEthernetV2标准，另一种是IEEE的802.3标准。但两种帧格式可以在同一以太网络共存。两种帧格式都具有7个域：前导码、帧首定界符、目的地址、源地址、长度/类型、数据、帧校验序列。如下图所示。7166246-15004前导码帧首定界符目的地址源地址类型/长度数据帧校验序列参考答案该地址为广播地址，作用是完成一对多的通信方式，即一个数据帧可发送给同一网段内的所有节点。6实验五地址解析协议ARP实验目的：1.掌握ARP协议的报文格式2.掌握ARP协议的工作原理3.理解ARP高速缓存的作用实验设备：多台计算机，HUB，双绞线，协议仿真模块实验内容及步骤：1．主机B启动静态路由服务；2．主机A、B、C、D、E、F在命令行下运行“arp-a”命令，察看ARP高速缓存表；3．主机A、B、C、D启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（提取ARP、ICMP）；4．主机A、B、C、D在命令行下运行“arp-d”命令，清空ARP高速缓存；5．主机Aping主机D；主机A、B、C、D停止捕获数据，并立即在命令行下运行“arp-a”命令察看ARP高速缓存。补充：ARP协议简介Internet是由各种各样的物理网络通过使用诸如路由器之类的设备连接在一起组成的。当主机发送一个数据包到另一台主机的过程中可能要经过多种不同的物理网络。主机和路由器都是在网络层通过IP地址来识别的，这个地址是在全世界内唯一的。然而，数据包是通过物理网络传递的。在物理网络中，主机和路由器通过其MAC地址来识别的，其范围限于本地网络中。MAC地址和IP地址是两种不同的标识符。这就意味着将一个分组传递到一个主机或路由器需要进行两级寻址：IP和MAC。需要能将一个IP地址映射到相应的MAC地址。ARP协议是“AddressResolutionProtocol”(地址解析协议)的缩写。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标网络层地址转换成目标物理地址的过程。在使用TCP/IP协议的以太网中，即完成将IP地址映射到MAC地址的过程——使用ARP协议通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。7实验六网际协议IP实验目的：1.掌握IP数据报的报文格式2.掌握IP校验和计算方法3.掌握子网掩码和路由转发4.理解特殊IP地址的含义5.理解IP分片过程实验设备：多台计算机，HUB，双绞线，协议仿真模块实验内容及步骤：1．主机A启动仿真编辑器，编辑一个IP数据报，其中：MAC层：目的MAC地址:主机B的MAC地址（对应于172.16.1.1接口的MAC）。源MAC地址：主机A的MAC地址。协议类型或数据长度：0800。IP层：总长度：IP层长度。生存时间:128。源IP地址:主机A的IP地址（172.16.1.2）。目的IP地址:主机E的IP地址（172.16.0.2）。校验和：在其他所有字段填充完毕后计算并填充。IP在计算校验和时包括那些内容？【说明】先使用仿真编辑器的“手动计算”校验和，再使用仿真编辑器的“自动计算”校验和，将两次计算结果相比较，若结果不一致，则重新计算。；2．在主机B（两块网卡分别打开两个捕获窗口）、E上启动协议分析器，设置过滤条件（提取IP协议），开始捕获数据。思考问题1.试说明IP地址与硬件地址的区别。为什么要使用这两种不同的地址？82.不同协议的MTU的范围从296到65535。使用大的MTU有什么好处？使用小的MTU有什么好处？3.IP数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据。这样做的最大好处是什么？坏处是什么？补充：IP（网际协议）简介IP是TCP/IP协议族中最为核心的协议。所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输。IP协议提供不可靠、无连接的数据报传送服务，即它对数据进行“尽力传输”，只负责将分组发送到目的主机，不管传输正确与否，不作验证、不发确认、也不保证IP数据报到达顺序，将纠错重传问题交由传输层来解决。9实验七Internet控制报文协议ICMP实验目的：1.掌握ICMP协议的报文格式2.理解不同类型ICMP报文的具体意义3.了解常见的网络故障实验设备：多台计算机，HUB，双绞线，协议仿真模块实验内容及步骤：1.主机B启动静态路由服务；2.主机B、E、F启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（提取ICMP协议）；3.主机Aping主机E；主机B、E、F停止捕获数据，察看捕获到的数据。思考题：1.为什么要限制由失效的ICMP差错报文再产生一个ICMP报文？2.主机A向主机B发送数据报。主机B从未收到该数据报，而主机A也从未收到出问题的通知。试给出可能发生的情况的两种不同解释。3.试用表说明，什么样的ICMP报文是由路由器发送出的，什么样的ICMP报文是由非目的主机发送出的，以及什么样的ICMP报文是由目的主机发送出的。补充：ICMP简介IP协议是一种不可靠无连接的包传输，当数据包经过多个网络传输后，可能出现错误、目的主机不响应、包拥塞和包丢失等。为了处理这些问题，在IP层引入了一个子协议ICMP（InternetControlMessageProtocol）。ICMP数据报有两种形式：差错数据报和查询数据报。ICMP数据报封装在IP数据报里传输。ICMP报文可以被IP协议层、传输层协议（TCP或UDP）和用户进程使用。ICMP与IP一样，都是不可靠传输，ICMP的信息也可能丢失。为了防止ICMP信息无限制的连续发送，对ICMP数据报传输中问题不能再使用ICMP传输。查询报文是成对出现的，它帮助主机或网络管理员从一个路由器或另一个主机得到特定的信息。10差错报告报文IP是不可靠的协议。这就表示IP是不考虑处理检验和差错控制的。ICMP就是为补偿这个缺点而设计的。然而ICMP不能纠正差错；它只是报告差错。差错纠正留给高层协议去做。差错报文总是发送给原始的数据源，因为在数据报中关于路由惟一可用的信息就是源IP地址和目的IP地址。ICMP使用源IP地址将差错报文发送给数据报的源端。关于ICMP差错报文有以下的一些要点：1.对于携带ICMP差错报文的数据报，不再产生ICMP差错报文。2.对于分段数据报，如果不是第一个分段，则不产生ICMP差错报文。3.对于具有多播地址的数据报，不产生ICMP差错报文。4.对于有特殊地址（如127.0.0.0或0.0.0.0）的数据报，不产生ICMP差错报文。11实验八用户数据报协议UDP实验目的：1.掌握UDP协议的报文格式2.增强网络安全意识实验设备：多台计算机，HUB，双绞线，协议仿真模块实验内容及步骤：编辑并发送UDP数据报：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和B为例，说明实验步骤。1.主机A打开协议仿真编辑器。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：其他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：有效负载长度：U