华科计算机网络实验报告

华中科技大学 电子信息与通信学院 计算机网络实验报告 一 实验目的 1. 掌握数据链路层(L2)的基本原理 2. 掌握观察和配置主机、交换机 3. 观察主机在局域网中发送的帧格式 4. 观察交换机的生成树算法的现象 二 实验任务 (一) 熟悉环境 本机 IP 配置，MAC 地址观察，网内 ARP 观察 1. 配置本机的两个 IP 地址 在 windows command 窗口下，使用 arp 和 ipconfig 命令，记录本机 MAC 地址 配置如下： IP 地址 192.168.1.146 子网掩码 255.255.255.0 默认网关 192.168.0.254 IP 地址 192.168.8.146 子网掩码 255.255.255.0 默认网关 192.168.0.254 MAC 地址 54-e6-fc-6e-f5-b9 2. 观察网内的 IP 和 MAC 地址 启动“网络协议分析仪” 使用“地址本”功能 观察本组 6 台主机的 IP 地址，记录其相应的 MAC 地址。 (二) 了解配置交换机的过程 登录本组机柜的网络管理服务器界面，点击进入特定网络设备的 telnet 窗口。 缺省先输入一个回车，看到命令行以后，输入命令。 输入 enable 命令，启动控制功能 思科交换机示例： sw3enable Password: 用网线将本组的 6 台主机连接到 4 台交换机的任意端口上，交换机之间不要连线。 分别登录不同的的交换机，观察该交换机的接口连接状态和 MAC 转发表。 输入 show interface status 命令，观察交换机的接口连接状态。 记录本组 6 台主机在 4 台交换机上的对应端口情况，绘制拓扑图，标明交换机的 名称、端口号、主机的物理地址等。 用网线将本组的 4 台交换机任意互联。分别登录不同的交换机，观察该交换机的 生成树。 (三) 以太网链路层帧格式分析 1在 Windows 的命令提示符界面中输入命令：ipconfig /all，会显示本机的网 络信息。记录物理地址，MAC 地址为 54-e6-fc-6e-f5-b9 2打开协议数据发生器，在工具栏选择“添加” ，会弹出“网络包模版”的对话框， 在“选择生成的网络包”下拉列表中选择“LLC 协议模版” ，建立一个 LLC 帧。 3.在“网络包模版”对话框中点击“确定”按钮后，会出现新建立的数据帧，此时 在协议数据发生器的各部分会显示出该帧的信息。 4数据包编辑区与十六进制显示区是联动的，选中数据包编辑区中的某一字段， 该字。 段对应的十六进制值会相应地改变颜色，观察十六进制显示区中该帧的信息。 5.点击工具栏或菜单栏中的“发送” ，在弹出的“发送数据包”对话框上选中“循 环发送” ，填入发送次数，选择“开始”按钮，即可按照预定的数目发送该帧。在 本例中，选择发送 10 次 6.在主机 B 的网络协议分析仪一端，点击工具栏内的“开始”按钮，对数据帧进 行捕获，按“结束”按钮停止捕获。捕获到的数据帧会显示在页面中，可以选择两 种视图对捕获到的数据包 据帧进行分析，会话视图和协议视图，所示的会话视图可以清楚的看到捕获数据 包的分类统计结果： 分析 （1）源物理地址：BC-30-5B-C8-D8-50 （2）目的物理地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF （3）上层协议类型：IPv4, UDP, WINS (四)端口镜像 1.在交换机上配置端口镜像 主机 A 连接交换机的 FastEthernet 0/1 端口，主机 B 连接交换机的 FastEthernet 0/10 端口，主机 C 连接交换机的 FastEthernet 0/15 端口，在交 换机上配置： Switch#configure terminal Switch(config)#monitor session 1 source interface fastEthernet 0/1 both ！配置源端口为 F0/1 端口，监控双向数据流 Switch(config)#monitor session 1 destination interface fastEthernet 0/15 ！配置目的端口为 F0/15 端口 Switch(config)#exit 2.从主机 A ping 主机 B 为主机 A 配置 IP 地址 192.168.1.10/24，并在主机 A 上运行 ipconfig /all 命令，得 到主机 A 的 MAC 地址为：00-21-85-04-8B-DB 为主机 B 配置 IP 地址 192.168.1.20/24，并在主机 B 上运行 ipconfig /all 命令，得 到主机 B 的 MAC 地址为：00-15-58-2F-7E-7E 为主机 C 配置 IP 地址 192.168.1.30/24，并在主机 C 上运行 ipconfig /all 命令，得 到主机 C 的 MAC 地址为：00-12-3F-01-AF-5A 从主机 A ping 主机 B，可以看到主机 A 的 Windows 系统会发出 4 个 ping 包，并 收到主机 B 的 4 个响应数据包； 3.在主机 C 上运行网络分析仪捕获数据包 在主机 A ping 主机 B 的同时，在主机 C 上运行网络协议分析仪，点击工 具栏上的“开 始”按钮，捕获数据包，并在 ping 命令运行结束后，点击工具栏上 的“结束”按钮，停止捕获； 在网络协议分析仪的“会话树”中，可以看到 8 个 ICMP 数据包，说明已经捕 获到全 部的 ping 数据包； 4.测试验证 使用命令将交换机中的端口镜像配置清除 Switch(config)#no monitor session 1 三.思考问题 1、在网络的分层体系结构中，MAC 层的作用是什么？ 该协议位于 OSI 七层协议中数据链路层，数据链路层分为上层 LLC（逻辑链路控制） ，和下层的 MAC（媒体访问控制） ，MAC 主要负责控制与连接物理层的物理介质。在发送 数据的时候，MAC 协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些 控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候， MAC 协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送 至 LLC（逻辑链路控制）层。 MAC 子层的主要功能包括数据帧的封装/卸装，帧的寻址和识别，帧的接收与发送， 链路的管理，帧的差错控制等。MAC 子层的存在屏蔽了不同物理链路种类的差异性。MAC 子层与物理层相关联，而 LLC 子层则完全独立出来，为高层提供服务，这样就实现了物理 层和数据链路层的完全独立，解决了 l SO 制定的计算机网络 7 层参考模型（即 OSI 模型） 中局域网物理层和数据链路层不能完全独立的问题。 2、以太网的最短帧长度是(64 字节) ， 最大帧长度是( )？ 标准的以太网的最大字节长度为 1518/1522： untagged 的 frame 最大帧长为 1518 tagged 的 frame 最大帧长为 1522 最小包长由 CSMA/CD 的最小检测碰撞时间来决定 考虑如下的情况，主机发送的帧很小，而两台冲突主机相距很远。在主机 A 发送的帧 传输到 B 的前一刻，B 开始发送帧。这样，当 A 的帧到达 B 时，B 检测到冲突，于是发送 冲突信号。假如在 B 的冲突信号传输到 A 之前，A 的帧已经发送完毕，那么 A 将检测不到 冲突而误认为已发送成功。由于信号传播是有时延的，因此检测冲突也需要一定的时间。 这也是为什么必须有个最小帧长的限制。 按照标准，10Mbps 以太网采用中继器时，连接的最大长度是 2500 米，最多经过 4 个 中继器，因此规定对 10Mbps 以太网一帧的最小发送时间为 51.2 微秒。这段时间所能传输 的数据为 512 位，因此也称该时间为 512 位时。这个时间定义为以太网时隙，或冲突时槽。 512 位64 字节，这就是以太网帧最小 64 字节的原因。 最大包长没有特别的规定，但是考虑到如下的因数，将 IP 最大包长设置为 1500 bytes： 1. 以太网是所有的终端共享传输介质，如果一台终端发送一个很长的帧，传输时将占用太 多的时间，其它的终端将等待，直到这个帧传输完毕。帧越长，等待的时间将越长 2. 如果一个帧太长，如果在传输的过程中，发生一个传输错误，那么整个帧要重传，这样 又要占有大量的时间，导致效率不高-早期的以太网由于传输的错误率非常高 3. 帧越长，需要的缓存越大，1979 年在设计网卡时，缓存的价格非常昂贵，所以当时选用 1500 bytes 作为最大的长度。 3、为什么 IEEE802