计算机网络实验指导书及实验报告.doc

计算机网络实验指导书信息与管理科学学院目 录计算机网络实验大纲2实验一 IEEE802标准和以太网4实验二 地址解析协议（ARP）6实验三 网际协议（IP）8实验四 Internet控制报文协议（ICMP）12实验五 Internet组管理协议（IGMP）15实验六 用户数据报协议（UDP）18实验七 传输控制协议（TCP）21实验八 路由信息协议（RIP）26实验九 开放最短路径优先协议（OSPF）I30实验十 开放最短路径优先协议（OSPF）II34附：实验报告格式：4143计算机网络实验大纲（一）实验课程简介计算机网络是为计算机科学与技术专业和软件工程方向本科生开设的专业必修课程，同时也是核心课程之一。通过本课程的学习，使学生掌握计算机网络体系结构、局域网、互联网、典型网络应用及IPv6等基础理论知识，熟悉交换机、路由器等网络设备的使用及配置方法，掌握局域网和互联网的设计、组建技术。丰富学生的计算机素养，为相关后续课程（无线局域网、网络安全、网络管理、网络程序设计、电子商务、物联网等）的学习提供知识准备，为有志考取研究生、希望深入学习研究计算机网络技术、欲从事计算机网络行业的学生奠定基础。（二）实验教学目的和基本要求通过在真实网络设备上操作训练，一方面使学生验证所学的概念和原理，加深对理论知识的理解和掌握，另一方面使学生增强动手能力，掌握组建计算机网络的技能。通过实验，要求学生能更深刻的理解以太网、互联网、路由协议、TCP等的原理，理解和掌握路由器、交换机等基本网络设备的使用方法，具备设计和组建局域网的基本能力。（三）实验项目名称与学时分配序号实验名称学时类型实验要求1IEEE802标准和以太网2验证性必做2地址解析协议（ARP）2验证性必做3网际协议（IP）2验证性必做4Internet控制报文协议（ICMP）2验证性必做5Internet组管理协议（IGMP）2设计性必做5用户数据报协议（UDP）2设计性必做7传输控制协议（TCP）2设计性必做8路由信息协议（RIP）2设计性必做9开放式最短路径优先协议（OSPF）I2设计性必做10开放式最短路径优先协议（OSPF）II2设计性必做（四）实验方式及基本要求（1）24人为一个实验小组，组内人员协同工作完成实验。（2）每次实验之前，学生进行预习，对上机的内容有充分了解，并进行认真的分析，列出实验具体步骤，以便提高实验的效率。（3）根据实验结果,写出实验报告，总结实验体会和收获。（五）考核方式及成绩评定实验考核方式包括现场实验过程、结果的检查和实验报告的评阅等。成绩评定采用百分制，并折合计入课程总成绩。（六）实验教材中软吉大计算机网络实验教程，吉林中软吉大信息技术有限公司编写，2010年。（七）教学参考书目（1）计算机网络谢希仁电子工业出版社, 2009（2）计算机网络（自顶向下方法）陈鸣（译）机械工业出版社, 2009（3）计算机网络技术及应用（2版）沈鑫剡清华大学出版社, 2010（4）华三网络学院教程杭州华三信息技术有限公司, 2009实验一 IEEE802标准和以太网一、实验目的：掌握以太网的帧格式。掌握MAC地址的作用。掌握MAC广播地址的作用。掌握协议编辑器和协议分析器的使用方法。理解协议栈发送和接收以太网数据帧的过程。二、实验学时：2三、实验内容及操作步骤： 练习1 领略真实的MAC帧各主机打开协议分析器，进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确性，如果通过拓扑验证，关闭协议分析器继续进行实验，如果没有通过拓扑验证，请检查网络连接。本练习将主机A和B作为一组，C和D作为一组，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B启动协议分析器，新建捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（提取ICMP协议）。2主机A ping 主机B，查看主机B协议分析器捕获的数据包，分析MAC帧的格式。3将主机B的过滤器回复到默认状态。练习2 理解MAC地址的作用本练习每台主机为一组。现仅以主机A所在组为例，其它组的操作参考主机A所在组的操作。1主机B、D、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（源MAC地址为主机A的MAC地址）。2主机A ping 主机C。3主机B、D、E、F停止捕获数据，在捕获的数据中查找主机A所发送的ICMP数据帧，分析帧内容，记录分析结果。练习3 编辑并发送MAC广播帧本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1主机E启动协议编辑器。2主机E编辑一个MAC帧：目的地址：ff- ff- ff- ff- ff- ff源MAC地址：主机E的MAC地址协议类型：大于0x0600数据字段：长度在461500字节之间3主机A、B、C、D、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（源MAC地址为主机E的MAC地址）。4主机E发送已编辑好的数据帧。5主机A、B、C、D、F停止捕获数据，查看捕获到的数据中是否含有主机E发送的数据帧四、实验要求：以小组形式协作完成实验。五、实验报告要求：在实验结论或体会中应体现对下列问题的思考：1 为什么有的主机会收到ICMP数据包而有的主机收不到？2 根据实验理解集线器和交换机的区别？3 主机A、B、C、D、F是否可以收到主机E的广播帧？广播帧的范围如何？4 为什么以太网有最短帧长的限制？实验二 地址解析协议（ARP）一、实验目的：掌握ARP协议的报文格式。掌握ARP协议的工作原理。理解ARP高速缓存的作用。掌握ARP请求和应答的实现方法。掌握ARP缓存表的维护过程。二、实验学时：2三、实验内容及操作步骤： 练习1 领略真实的ARP（同一子网）各主机打开协议分析器，进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确性，如果通过拓扑验证，关闭协议分析器继续进行实验，如果没有通过拓扑验证，请检查网络连接。本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1主机A、B、C、D、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ARP、ICMP）。2主机A、B、C、D、E、F在命令行下运行“arp d”命令，清空ARP缓存。3主机A ping 主机D。4主机E ping 主机F。5主机A、B、C、D、E、F停止捕获数据，并理解在命令行下运行“arp a”命令查看ARP缓存，分析ARP缓存的内容和更新过程。练习2 编辑并发送ARP报文（同一子网）本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1主机E启动协议编辑器。2主机E编辑一个ARP请求报文。其中MAC层：目的地址：ff- ff- ff- ff- ff- ff源MAC地址：主机E的MAC地址协议类型：大于0x0806ARP层：发送端硬件地址：主机E的MAC地址发送端逻辑地址：主机E的IP地址目的端硬件地址：00-00-00-00-00-00目的端逻辑地址：主机F的IP地址3主机B、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ARP）。4主机B、E、F在命令行下运行“arp d”命令，清空ARP缓存。主机E发送已编辑好的ARP报文。5主机B、F停止捕获数据，分析捕获到的数据，进一步分析ARP交互过程。练习3 跨路由地址解析（不同子网）本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1主机B在命令行下运行“staticroute_config”命令，开启静态路由服务。2主机A、B、C、D、E、F在命令行下运行“arp d”命令，清空ARP缓存。3主机A、B、C、D、E、F重新协议分析器，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 ping 主机E。5主机A、B、C、D、E、F停止捕获数据，分析捕获到的数据，回答：单一ARP请求报文是否能够跨越子网进行地址解析？为什么？ARP地址解析在跨越子网的通信中所起到的作用？6主机B在命令行下运行“recover_config”命令，停止静态路由服务。四、实验要求：以小组形式协作完成实验。五、实验报告要求：在实验结论或体会中应体现对下列问题的思考：1 ARP缓存由哪几项组成？2 哪些主机收到了ARP请求？哪台主机给出了ARP响应？3 试解释为什么ARP缓存每加入一项就要设置1020分钟的超时计时器？这个时间设置得太长或太短会有什么问题？4 试举出两种不需要发送ARP请求的情况？实验三 网际协议（IP）一、实验目的：掌握IP数据报的格式。掌握IP校验和计算方法。掌握子网掩码和路由转发。理解协议栈对IP协议的处理方法。理解IP分片过程。理解路由表作用以及路由表的管理。二、实验学时：2三、实验内容及操作步骤： 练习1 编辑并发送IP数据报各主机打开协议分析器，进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确性，如果通过拓扑认证，关闭协议分析器继续进行试验，如果没有通过拓扑实验，请检查网络连接。本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1主机B在命令行方式下输入staticroute-config命令，开启静态路由服务。2主机A启动协议编译器，编辑一个IP数据报，其中：MAC层： 目的MAC地址：主机B的MAC地址（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（）。目的IP地址：主机E的IP地址（）校验和：在其他所有字段填充完毕后计算并填充。自定义字段：数据：填入大于1字节的用户数据。3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。4主机A发送第1步中编辑好的报文。5主机B、E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，并回答一下问题：第1步中主机A所编辑的报文，经过主机B到达主机E后，报文数据是否发生变化？若发生变化，记录变化的字段，并回答发生变化的原因。将第1步中主机A所编辑报文的“生存时间”设置为1，重新计算校验和。6主机B、E重新开始捕获数据。7主机A发送第5步中编辑好的报文。8主机B、E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，并回答一下问题：主机B、E是否能捕获到主机A所发送的报文？简述产生这样现象的原因。练习2 特殊的IP地址本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1直接广播地址（1）主机A编辑IP数据报1，其中： 目的MAC地址：FFFFFF-FFFFFF。 源MAC地址：A的MAC地址。 源IP地址：A的IP地址。 目的IP地址：55。 自定义字段数据，填入大于1字节的用户数据。 校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。（2）主机A再编辑IP数据报2，其中： 目的MAC地址：主机B的MAC地址（接口的MAC）。 源MAC地址：A的MAC地址。 源IP地址：A的IP地址。 目的IP地址：55。 自定义字段数据，填入大于1字节的用户数据。 校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。（3）主机 B、C、D、E启动协议分析器并设置过滤条件（提取IP协议，捕获接收和发送的所有IP数据报，设置地址过滤条件如下：Any）。（4）主机B、C、D、E、F开始捕获数据。（5）主机A同时发送这两个数据报。（6）主机B、C、D、E、F停止捕获数据。记录实验结果 主机号 收到IP数据报1 收到IP数据报2结合实验结果，简述直接广播地址的作用。2受限广播地址（1）主机A编辑IP数据报，其中： 目的MAC地址：FFFFFF-FFFFFF。 源MAC地址：A的MAC地址。 源IP地址：A的IP地址。 目的IP地址：55。 自定义字段数据，填入大于1字节的用户数据。 校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。（2）主机B、C、D、E、F重新启动协议编译器并设置过滤条件（提取IP协议，捕获接受和发送的所有IP 的所有数据报，设置过滤条件如下：Any）其中：（3）主机B、C、D、E、F重新开始捕获数据。（4）主机A发送已编辑好的IP数据报。（5）主机B、C、D、E、F停止捕获数据。记录实验结果 主机号收到主机A发送IP的数据报收到主机A发送IP的数据报结合实验结果，简述受限广播地址的作用。3回环地址（1）主机F重新启动协议分析器开始捕获数据并设置过滤条件（提取IP协议）。（2）主机E ping 。（3）主机F停止捕获数据。主机F是否收到主机E发送的目的地址的IP数据报？为什么？练习3 子网掩码的作用本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1所有主机取消网关。2主机A、C、E设置子网掩码为92，主机B（）、D、E设置子网掩码为54。3主机A ping 主机B（）,主机C ping 主机（），主机E ping 主机F（）。记录实验结果 是否ping通主机A-主机B主机C-主机D主机E-主机F请问什么情况下主机的子网掩码不同，却可以相互通信？4主机在命令行方式下输入recover-config命令，停止静态路由服务。5所有主机恢复到网络结构二的配置。四、实验要求：以小组形式协作完成实验。五、实验报告要求：在实验结论或体会中应体现对下列问题的思考：1 IP地址与硬件地址的区别，为什么要使用这样两种不同的地址？2 受限广播地址和直接广播地址的区别？路由器转发受限广播吗？3 IP数据报中的首部校验和并不检验数据报中的数据，这样做的最大好处是什么？缺点是什么？实验四 Internet控制报文协议（ICMP）一、实验目的：掌握ICMP协议的报文格式。理解不同类型ICMP报文的具体意义。了解常见的网络故障。二、实验学时：2三、实验内容及操作步骤： 练习1 运行Ping 命令各主机打开协议分析器，进入相同的网络结构并验证网络拓扑的正确性，如果通过拓扑验证，关闭协议分析器继续进行实验，如果不能通过拓扑演这个，请检查网络连接。本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。实验开始前主机B首先执行命令“staicroute-config”启动静态路由。1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）。2主机A ping 主机E（）。3主机B、E、F停止捕获数据，观察捕获的数据，并回答一下问题：l 捕获的报文对应的“类型”和“代码”字段分别是什么？l 分析报文中哪些字段保证了回显请求和回显应答报文的一一对应？练习2 ICMP查询报文本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1主机A启动协议编辑器，编辑一个ICMP时间戳请求数据帧发送给主机C（）。MAC层： 目的MAC地址：主机C的MAC地址。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：包含IP层和ICMP层长度。高层协议类型：1校验和：在其他字段填充完毕后计算并填充。源IP地址：A的IP地址。目的IP地址：C的IP地址。ICMP层：类型：13。代码字段：0。校验和：在ICMP层其他字段填充完毕后，计算填充。其他字段使用默认值。2主机C启动协议分析器启动数据捕获，并设置过滤条件（提取ICMP协议）。3主机A发送已编辑好的数据帧。4主机C停止捕获数据，查看主机C捕获的数据，并填写下表： 时间戳请求报文 时间戳应答报文 ICMP字段名 字段值 ICMP字段名 字段值 类型 类型 标识号 标识号 序列号 序列号 发起时间戳 发起时间戳 接受时间戳 接受时间戳 传送时间戳 传送时间戳练习3 ICMP差错报文本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1目的端不可达（1）主机A、B、C、D、E、F启动数据捕获，并设置过滤条件（提取ICMP协议）。（2）在主机A、C、D、E上ping 0（不存在的IP）。（3）主机A、C、D、E、F停止捕获数据，查看捕获到的数据，并回答问题：捕获到的是哪一种目的端不可达报文？2超时（1）在主机E上启动协议编译器，编写一个发送给主机D（）的ICMP数据帧。其中：MAC层： 目的MAC地址：主机B的MAC地址（接口的MAC）。源MAC地址：的MAC地址。协议类型或数据长度：0800。IP层：总长度：包含IP层和ICMP层长度。TTL：0。高层协议类型：1校验和：在其他字段填充完毕后计算并填充。源IP地址：E的IP地址。目的IP地址：的IP地址。ICMP层：类型：8。代码字段：0。校验和：在ICMP层其他字段填充完毕后，计算填充。其他字段使用默认值。（2）主机B（的接口）、F启动协议编译器，并设置过滤条件（提取协议）（3）主机E发送已编辑好的数据帧。（4）主机B、F停止捕获数据，查看并分析捕获到的数据。（5）主机B在命令行下输入recover-config命令，停止静态路由服务。四、实验要求：以小组形式协作完成实验。五、实验报告要求：在实验结论或体会中应体现对下列问题的思考：1 为什么要设置TTL字段？2 为什么要限制由失效的ICMP差错报文再产生一个ICMP报文？3 什么样的ICMP报文是由路由器发送出的？什么样的ICMP报文是由目的主机发送出去到的？4 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，试给出可能发生情况的两种不同解释。实验五 Internet组管理协议（IGMP）一、实验目的：掌握IGMP协议的报文格式。掌握IGMP协议的工作原理。理解多播组地址到以太网地址的映射。二、实验学时：2三、实验内容及操作步骤： 练习1 观察IGMP报文各主机打开协议分析器，进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确性，如果通过拓扑验证，关闭协议分析器继续进行实验，如果没有通过拓扑验证，请检查网络连接。本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1在主机B的对应的接口和对应的接口分别启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提取IGMP）。2在主机B上启动IGMP协议：在主机B的命令行下使用“igmp_config”命令启动IGMP协议。3在主机B的命令行下使用“igmp_config 的接口名 route”命令将接口设置为“IGMP路由器”。4在主机B的命令行下使用“igmp_config 的接口名 route”命令将接口设置为“IGMP路由器”。5观察主机B的协议分析器所采集到的数据。 找到“成员关系查询”报文，并填写下表：数据内容含义目的MAC地址目的IP地址TTL值组地址 通过目的MAC地址和目的IP地址，简述组播IP地址到MAC地址的映射方式。练习2 利用IGMP加入一个多播组本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1在主机A、B、C、D、E、F上启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提取IGMP）。2在主机A、C、D、E上启动“组播工具”（方法：实验平台工具栏中的组播工具），并加入多播组（使用8作为多播地址）。3在主机A、B、C、D、E、F上观察协议分析器上采集到的数据。4察看主机B的组表信息（在命令行方式下，输入“igmp_config showgrouptable”），理解“组播工具”使用IGMP协议加入一个多播组的过程。5在主机A、C、D、E上点击“离开组播”退出多播组。练习3 多播通信本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。1在主机B、F上启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提取IGMP和UDP）。2在主机A、C、E上启动“组播工具”，并加入到同一个多播组（如：8）。 察看主机B上的组表信息（在命令行方式下，输入“igmp_config showgrouptable”），记录其中条目。3主机A发送数据，同时观察主机C、E上“组播工具”接收到的数据。4在主机E上点击“离开组播”退出多播组。（1）等待一段时间后察看主机B上的组表信息。 在命令方式下，输入“igmp_config showgrouptable”。 看主机B上的“路由和远程访问/IGMP/显示组表格”。（2）其中是否含有主机E所加入的组的相关条目？为什么？5在主机A、C上点击“离开组播”退出多播组。（1）等待一段时间后察看主机B上的组表信息。 在命令行方式下，输入“igmp_config showgrouptable”。 察看主机B上的“路由和远程访问/IGMP/显示组表格”。（2）其中是否含有主机A、C所加入的组的相关条目？为什么？6主机B、F停止捕获数据，观察协议分析器所捕获的数据。 简述IGMP在多播组通信中所起到的作用，绘制多播组成员和IGMP路由器的报文交互过程（包括IGMP和UDP）。7主机B在命令行下输入recover_config命令，停止IGMP协议。四、实验要求：以小组形式协作完成实验。五、实验报告要求：在实验结论或体会中应体现对下列问题的思考：1 一个组的多播地址是，当局域网在使用TCP/IP时，其48位的以太网地址是什么？2 为什么没有必要让IGMP报文在它自己的网络以外传送？3 若一主机愿意在5个组中继续其成员关系，它应该发送5个不同的成员关系报告报文还是只发送一个？实验六 用户数据报协议（UDP）一、实验目的：掌握UDP协议的报文格式。掌握UDP协议校验和的计算方法。理解UDP协议的优缺点；掌握UDP协议栈对UDP协议的处理方法。理解UDP上层接口应满足的条件。二、实验学时：2三、实验内容及操作步骤： 练习1 编辑并发送UDP数据段各主机打开协议分析器，进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确性，如果通过拓扑验证，关闭协议分析器继续进行实验，如果没有通过拓扑验证，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，其他组的操作参考主机A、B所在组的操作。1主机A打开协议编译器，编辑发送给主机B的DUP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DUP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： 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他字段默认，计算校验和。 UDP在计算校验和时包括哪些内容？2在主机B启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提前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。练习2 UDP单播通信本练习将主机A、B、C、D、E、F座位一组进行试验。1主机B、C、D、E、F上启动“实验平台工具栏中的UDP工具”，座位服务器端，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？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？阐述此特点的优缺点。 UDP报文交互中含有确认报文吗？阐述此特点的优缺点。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 发送报文，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？7 主机B、C、D、E、F关闭服务器，主机A关闭客户端。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“实验平添工具栏中的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“实验平添工具栏中的UDP工具”，作为客户端，以55为目的地址，以2483为端口，填写数据并发送。4查看主机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？5查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？四、实验要求：以小组形式协作完成实验。五、实验报告要求：在实验结论或体会中应体现对下列问题的思考：1 为什么UDP协议的“校验和”要包含伪首部？2 比较UDP和IP的不可靠程度？3 思考UDP的差错处理能力。4 在可靠性不是很重要的情况下，UDP可能是一个好的传输协议。试给出这种特种情况的一些特例。5 UDP协议本身是否能确保数据报的发送和接受顺序？实验七 传输控制协议（TCP）一、实验目的：掌握TCP协议的报文格式。掌握TCP连接的建立和释放过程。掌握TCP数据传输中编号与确认放过程。掌握TCP协议校验和的计算方法；理解TCP重传机制。二、实验学时：2三、实验内容及操作步骤： 练习1 察看TCP连接的建立和释放各主机打开协议分析器，进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确新，如果通过拓扑验证，关闭协议分析器继续进行实验，如果没有通过拓扑验证，请检查网络连接。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启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提取TCP协议）。2主机A启动TCP工具连接主机C。（1）主机A启动“实验平台工具栏中的地址本工具”。点击主机扫描按钮获取组内主机信息，选中主机C，点击端口扫描按钮获取主机C的TCP端口列表。（2）主机A启动“实验凭条工具栏中的TCP工具”。选中“客户端”单选框，在“地址”文本框中填入主机C的IP地址，在“端口”文本框中填入主机C的一个TCP端口，点击连接按钮进行连接。3察看主机B、C、D捕获的数据，填写下表。字段名称报文1报文2报文3Sequence NumberAcknowledgement NumberACKSYN TCP链接建立时，前两个报文的首部都有一个“最大字段长度”字段，它的值是多少？作用是什么？结合以太网最大帧长分析此数据是怎样得出的。4主机A断开与主机C的TCP连接。5察看主机B、C、D捕获的数据，填写下表。字段名称报文1报文2报文3Sequence NumberAcknowledgement NumberACKSYN 结合步骤3、5所填的表，理解TCP的三次握手建立连接和四次握手释放连接过程，理解序号、确认序号等字段在TCP可靠连接中所起的作用。练习2 编辑并发送TCP数据包本练习将主机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，其他组的操作参考主机A、B所在组的操作。在本实验中由于TCP连接有超时时间的限制，故协议编辑器和协议分析器的两位同学要默契配合，某些步骤（如计算TCP校验和）要求熟练、迅速。为了实现TCP三次握手过程的仿真，发送第一个连接请求帧之前，编辑端主机应该使用TCP屏蔽功能来防止系统干扰（否则计算机系统的网络会对该请求帧的应答帧发出拒绝响应）。通过手工编辑TCP数据包实验，要求理解实现TCP连接建立、数据传输以及断开连接的全过程。在编辑过程中注意体会TCP首部中的序列号和标志位的作用。首先选择服务器主机上的一个进程作服务器进程，并向该服务器进程发出一个建立连接请求报文，对应答的确认报文和断开连接的报文也编辑发送。其步骤如下：1主机B启动协议分析器捕获数据，设置过滤条件（提取HTTP协议）。2主机A上启动协议编辑器，在界面初始状态下，程序会自动新建一个单帧，可以利用协议编辑器打开时默认的以太网帧进行编辑。3填写该帧的以太网协议首部，其中：源MAC地址：主机A的MAC地址目的MAC地址：服务器的MAC地址协议类型或数据长度：0800（IP协议）4填写IP协议头信息，其中：高层协议类型：6（上层协议为TCP）总长度：40（IP首部+TCP首部）源IP地址：主机A的IP地址目的IP地址：服务器的IP地址（00）其它字段任意。应用前面学到的知识计算IP首部校验和。5填写TCP协议信息，其中：源端口：任意大于1024的数，不要使用下拉列表中的端口目的端口：80（HTTP协议）序列号：选择一个序号ISN，以后的数据都根据它来填写确认号：0首部长度：50（长度20字节）标志位：02（标志SYN=1）窗口大小：任意紧急指针：0使用协议编辑器的“手动计算”方法计算校验和；再使用协议编辑器的“自动计算”方法计算校验和。将两次计算结果相比较，若结果不一致，则重新计算。 TCP在计算校验和时包括哪些内容？6将设置完成的数据帧复制3份。修改第二帧的TCP层的“标志”位为10（即标志位ACK=1）。TCP层的“序列号”为1942589885+1。修改第四帧的TCP层的“标志”位为11（即标志位ACK=1、FIN=1），TCP层的“序列号”为1942589885+2。修改第四帧的TCP层的“标着”位为10（即ACK=1），TCP层的“序列号”为1942589885+2。7在发送该TCP连接请求之前，先ping一次目标服务器，让目标服务器知道自己的MAC地址。8启动“实验平台工具栏中的启动屏蔽”，为TCP/IP协议栈过滤掉收到的TCP数据。9点击开始菜单栏中的发送按钮，在弹出对话框张选择发送第一帧。10在主机B上捕获相应的应答报文，这里要求协议分析器一端的同学及时准确地捕获应答报文并迅速从中获得应答报文的接收字节序列号，并告知协议编辑器一端的同学。11假设接收字节序号为：3246281765，修改第二帧和第三帧TCP层的“确认号”的值为：3246281766。12计算第二帧的TCP校验和，将该帧发送。对服务器的应答报文进行确认。13计算第三帧的TCP校验和，将该帧发送。14在主机B上观察应答报文，要及时把最后一帧“序列号”告知协议编辑器一端的同学。15修改第四帧的TCP“确认号”为接收的序列号+1（即3246281767）。16计算第四帧的TCP校验和，将该帧发送。断开连接，完成TCP连接的全过程。17协议分析器一端截获相应的请求及应答报文并分析，注意观察“会话分析“中的会话过程。18. 编辑端主机启动“实验平台工具栏中的停止屏蔽“，恢复正常网络功能。练习3 TCP的重传机制本练习将主机A和B做为一组，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，其他组的操作参考主机A、B所在组的操作。1主机B上启动“实验平台工具栏中的TCP工具“，作为服务器，监听端口设置为2483。2主机B启动协议分析器开始捕获数据并设置过滤条件（提取TCP协议）。3主机A启动TCP工具连接主机B。（1）主机A启动“实验平台工具栏中的TCP工具”。（2）选中“客户端”单选框。（3）在“地址”文本框中填入主机B的IP地址。（4）在“端口”文本框中填入主机B的TCP监听端口（2483）。（5）点击连接按钮进行连接。4主机A向主机B发送一条信息。5主机B启动“实验平台工具栏中的启动TCP屏蔽”，过滤掉接收到的TCP数据。6主机A向主机B在发送一条信息。7主机B刷新捕获显示，当发现“会话分析实图”中有两条以上超时重传报文后，启动“实验平台工具栏中的停止TCP屏蔽”，恢复正常网络功能。8主机A向主机B在发送一条信息，之后断开连接。9主机B停止捕获数据。依据“会话分析示图”显示结果，绘制本练习的数据交互图。四、实验要求：以小组形式协作完成实验。五、实验报告要求：在实验结论或体会中应体现对下列问题的思考：1 为什么在TCP连接过程中要使用三次握手？如不这样做可能会出现什么情况。2 TCP协议在进行流量控制时是以数据包丢失作为产生拥塞的标志。有没有不是因为拥塞而引起的数据包丢失的情况？如有，请列举出三种情况。实验八 路由信息协议（RIP）一、实验目的：掌握路由协议的分类，理解静态路由和动态路由。掌握动态路由协议RIP的报文格式、工作原理及工作过程。掌握RIP计时器的作用。理解RIP的稳定性。二、实验学时：2三、实验内容及操作步骤：练习1 静态路由与路由表各主机打开协议分析器，进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确性，如果通过拓扑验证，关闭协议分析器继续进行试验，如果没有通过拓扑验证，请检查网络连接。本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行试验。1主机A、B、C、D、E、F在命令行下运行“route print”命令，查看路由表，并回答以下问题： 路由表由哪几项组成？2从主机A依次ping主机B（）、主机C（）、主机E（）、主机E（），观察现象，记录结果。通过在命令行下运行route print命令，查看主机B和主机E路由表，结合路由信息回答问题： 主机A的默认网关在本次练习中起到什么作用？ 记录并分析实验结果，简述为什么会产生这样的结果？是否ping通原因主机A主机B主机A主机C3主机B和主机E启动静态路由。（1） 主机B与主机E在命令行下使用“staticroute_config”命令来启动静态路由。（2） 在主机B上，通过在命令行下运行route add命令手工添加静态路由（“route add mask metric 2”）.（3） 在主机E上，也添加一条静态路由（“route add mask metric 2”）.（4） 从主机A依次ping主机B（）、主机E（）、主机E（），观察现象，记录结果。（5） 通过在命令行下运行route print命令，察看主机B和主机E路由表，结合路由信息回答问题： 记录并分析实验结果，简述手工添加静态路由在此次通信中所起的作用。是否ping通原因主机A主机B（）主机A主机E（）主机A主机E（）4在主机B上，通过在命令行下运行route delete命令（“route delete ”）；在主机E上，运行route delete命令（“route delete ”）删除手工添加的静态路由条目。 简述静态路由的特点以及路由表在路由期间所起到的作用。练习2 领略动态路由协议RIPv2本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行试验。1在主机A、B、C、D、E、F上启动协议分析器，设置过滤条件（提取RIP和IGMP），开始捕获数据。2主机B和主机E启动RIP协议并添加新接口：在主机B上启动RIP协议：在命令行方式下输入“rip_config”。在主机E上启动RIP协议：在命令行方式下输入“rip_config”。添加主机B的接口：添加IP为的接口：在命令行方式下输入“rip_config”的接口名为“enable”。添加IP为的接口：在命令行方式下输入“rip_config”的接口名为“enable”。添加主机E的接口：添加IP为的接口：在命令行方式下输入“rip_config” 的接口名为“enable”。添加IP为的接口：在命令行方式下输入“rip_config” 的接口名为“enable”。3主机B在命令行方式下，输入“rip_config showneighbor”察看其邻居信息。主机E在命令行方式下，输入“rip_config showneighbor”察看其邻居信息。4所有主机人员通过协议分析器观察报文交互，知道两台主机的路由表达到稳定状态。 如何判定路由表达到稳定状态？ 在主机B、E上使用“netsh routing ip show rtmroutes”察看路由表，记录稳定状态下主机B和主机E的路由表条目。5主机B和主机E在命令行下输入命令“recover_config”，停止RIP协议。观察协议分析器报文交互，并回答问题： IGMP报文在RIP交互中所起的作用是什么？ 通过以上5步，绘制主机B和主机E的RIP交互图（包括IGMP报文）。练习3 RIP的计时器本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行试验。1在主机A、B、C、D、E、F上重新启动协议分析器，设置过滤条件（提取RIP），开始捕获数据。2主机B和主机E重启RIP协议并添加到新接口（同练习二步骤2），同时设置“周期公告间隔”为20秒。（1）在主机B命令行方式下，输入“rip_config”的接口名“updatetime 20”、“rip_config ”的接口名为“updatetime 20”。（2）在主机E命令行方式下，输入“rip_config”的接口名为“updatetime 20”、“rip_config ”的接口名 “updatetime 20”。（3）所有主机人员用协议分析器