网络协议教学实验系统(TCP&IP协议实验教程-IPv4网络协议篇)实验教程

网络工程实验系列之网络协议教学实验教程TeachingExperimentalSystemforNetworkProtocol（TCP/IP协议——IPv4网络协议篇）吉林中软吉大信息技术有限公司目第1部分录IPv4网络协议实验1IEEE802标准和以太网................................................1实验2地址解析协议（ARP）...............................................18实验3网际协议（IP）....................................................36实验4Internet组控报文协议（ICMP）......................................66实验5Internet组管理协议（IGMP）........................................76实验6用户数据报协议（UDP）.............................................87实验7传输控制协议（TCP）..............................................111实验8ICP协议的高级特性................................................122实验9简单网络管理协议(SNMP)...........................................135实验10动态主机配置协议(DHCP)..........................................153实验11域名服务(DNS)...................................................161实验12网络地址转换(NAT)...............................................176实验13超文本传输协议(HTTP)............................................181实验14远程登录与文件传送协议(TELNET与FTP).............................188实验15电子邮件协议(SMTP、POP3和IMAP)..................................208实验16NetBIOS应用及SMB/CIFS协议......................................221实验17路由信息协议(RIP)...............................................228实验18开放式最短路径优先协议(OSPF)Ⅰ...................................241实验19开放式最短路径优先协议(OSPF)Ⅱ...................................254实验20代理............................................................263实验21IPv4综合实验....................................................269第2部分网络攻防与故障实验22实验23实验24ARP地址欺骗.....................................................271ICMP重定向......................................................277TCP与UDP端口扫描...............................................284实验25路由欺骗........................................................288I目录实验26冲突与网络广播风暴..............................................291实验27路由环与网络回路................................................293附录附录A网络结构.........................................................295附录BOutlookExpress的使用方法........................................301附录CWindows2003下SNMP服务的安装....................................302附录D协议编辑器使用说明...............................................304附录E协议分析器使用说明...............................................313附录F工具使用说明.....................................................317附录G常见问题.........................................................322II第1部分IPv4网络协议【实验目的】实验1IEEE802标准和以太网1.2.3.4.5.6.掌握以太网的报文格式掌握MAC地址的作用掌握MAC广播地址的作用掌握LLC帧报文格式掌握协议编辑器和协议分析器的使用方法掌握协议栈发送和接收以太网数据帧的过程【学时分配】4学时【实验环境】该实验采用网络结构一【实验原理】一.OSI模型和TCP/IP协议族1.OSI简介国际标准化组织（ISO）成立于1947年，它是个多国团体，专门就一些国际标准达成世界范围的一致。网络方面的ISO标准就是OSI（开放系统互连）模型。它是在20世纪70年代后期问世的。在不需要改变底层硬件或软件逻辑的情况下，OSI模型使两个不同的系统能够较容易地通信。OSI模型并不是协议，它是个灵活的、稳健的和可互操作的模型，用来设计网络体系结构，它使得所有类型的计算机系统可以通信。OSI模型包括7个层次，每一层都定义了通过网络传送信息的一些过程，如下图所示。掌握了OSI模型的基本概念后，就有了学习数据通信较牢固的基础。1第1部分图1-1IPv4网络协议OSI模型2.OSI模型中的层次(1)物理层物理层协调在物理媒体中传送比特流所需的各种功能。物理层涉及到接口和传输媒体的机械的和电气的规约。它还定义了这些物理设备和接口在传输过程中所必须完成的任务。(2)数据链路层数据链路层把物理层（即原始的传输设施）转换为可靠的链路。(3)网络层网络层负责把数据包从源点交付到终点，这可能要跨越多个网络。数据链路层是监督在同一个链路上的两个相邻节点之间数据包的交付，而网络层则确保每一个数据包能够从它的源点到达终点。如果两个节点连接到同一条链路上，那么通常就不需要网络层。但是，如果两个节点连接在不同的网络上，而这些网络是由一些连接的设备连接起来的，那么通常是需要网络层来完成从源点到终点的交付。(4)传输层传输层负责把报文进行端到端的交付。网络层虽然负责单个数据包的端到端交付，但它并不考虑这些数据包之间的关系。传输层要确保整个报文原封不动地按序到达，负责从源点到终点这一级的差错控制和流量控制。(5)会话层会话层是网络的对话控制器。它建立并维持通信系统之间的交换，并使这些通信系统同步。会话层完成以下任务：●对话控制：会话层允许两个节点进行对话状态控制。它允许两个进程之间的通信按半双工或全双工的方式进行。●同步：会话层允许进程将若干个同步点插入到数据流中，以完成传输的同步。(6)表示层表示层负责两个系统所交换的信息的语法和语义。表示层完成以下任务：●转换：在两个系统中的进程所交换的信息的形式通常都是字符串，数字等等。这些信息在传输之前必须变为比特流。由于不同的计算机使用不同的编码系统，所以表示层负责在这些不同的编码方法之间提供互操作性。●加密：为了携带敏感信息，一个系统必须确保能够进行保密。加密就是发送端把原始信息转换为另一种形式，然后再把这种形式的报文发送出去。2实验1IEEE802标准和以太网●压缩：数据压缩减少了信息中所包含的比特数。在传输多媒体信息时，数据压缩是特别重要的。(7)应用层应用层使用户（不管是人还是软件）接入网络，给用户提供了接口，也提供了对多种服务的支持。3.TCP/IP协议族TCP/IP协议族是在OSI模型出现之前出现的。因此TCP/IP协议族的层次无法准确地和OSI模型对应起来。TCP/IP协议族由5层组成：物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。前四层与OSI的前四层相对应，提供物理标准、网络接口、网际互连、以及传输功能。然而OSI的高三层在TCP/IP中则叫做应用层。如下图所示：图1-2TCP/IP和OSI模型TCP/IP是由一些交互的模块组成的分层次的协议，每个模块提供特定的功能。TCP/IP协议族中的各层包含了一些相对独立的协议，可以根据系统的需要把这些协议混合和配套使用。在传输层中，TCP/IP定义了3个协议：传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）和流控制协议（SCTP）。在网络层中，TCP/IP定义的主要协议是网际协议（IP）。二.IEEE802参考模型1980年2月IEEE（电气和电子工程师协会）成立了802局域网标准委员会，开始了有关局域网标准化的工作。IEEE802局域网参考模型中只定义了物理层和数据链路层，在模型中较高层次，IEEE802参照OSI模型，尽可能与其相符合。IEEE标准模型与OSI模型的比较如下图所示：图1-3IEEE标准模型与OSI模型比较3第1部分IPv4网络协议在OSI模型中，物理层的任务是为上一层提供一个物理连接，以透明的方式传送比特流。而在IEEE802局域网参考模型中，物理层被分为上下两个子层，分别为：●●下面的子层是对电缆介质的说明；上面的子层是介质访问单元（MAU）。电缆可以是各种介质，如双绞线，同轴电缆等。MAU的主要作用是信息编码、信号发送和介质处理等。在OSI模型中，数据链路层的任务是把物理层转化成可靠的链路，使物理层对上层（网络层）看起来好像是不产生差错的。而IEEE802标准的数据链路层被分为两个子层：●●下面的子层是媒体访问控制子层（MAC）；上面的子层是逻辑链路控制子层（LLC）。LLC子层的功能是实现有效的数据传输，负责数据链路层的流量控制和差错控制。MAC子层的功能是保证物理功能和逻辑功能的连续性，还把从LLC子层收到的数据组装成帧，并把帧交给物理层进行编码。三.以太网简介IEEE802.3所支持的局域网标准最早是由Xerox开发的，后来通过Digital公司、Intel公司和Xerox公司联合扩展为以太网标准，符合以太网标准的局域网络称为以太网。1.以太网的分类数据速率为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。2.以太网的物理地址以太网上的每一个主机都有自己的网络接口卡（NIC）。网络接口卡通常安装在主机内部，并为主机提供一个6字节的物理地址，如：44-45-53-54-00-00。在遵循IEEE802标准的以太网络中，将这个物理地址称作“MAC地址”。MAC地址是惟一的，任意两个不同的网络接口卡都具有不同的MAC地址。MAC地址中的某些位具有特殊的意义，如下图所示：图1-4以太网的物理地址I/G比特位表示Individual/Group，当I/G位为0时，地址字段表示单个站地址（单播），为1时表示组地址，用来进行