计算机网络课程设计-互联网模拟

课程设计报告名称计算机网络课程设计题目互联网模拟院系计算机系班级学号学生姓名指导教师邸剑设计周数1周成绩日期2015年6月计算机网络课程设计任务书一、目的与要求1目的将网络基本原理及基本概念用于实际，将书本上抽象的概念与具体的实现技术结合起来，使学习深化，培养学生对基本原理的应用能力以及实际动手能力。2要求独立完成课程设计题目以及课程设计报告。报告应包括设计思路、网络拓扑图、数据包文件、开发中遇到的问题以及解决方法。二、主要内容1网络设备认知及基本配置操作（1）了解路由器、交换机等网络设备结构。（2）完成以下实验，掌握路由器、交换机等的配置方法，理解相关网络协议。交换机的基本配置；路由器的基本操作；OSPF基本配置；RIPV2配置；静态路由配置；跨交换机实现VLAN利用单臂路由实现VLAN间路由；广域网协议的封装。2互联网的模拟（1）结合实验环境，提出模拟网络互联需求，设计并完成组网，要求尽最大可能利用实验资源。网络物理拓扑结构设计及IP地址分配；网络逻辑拓扑结构设计；（2）网络设备配置实现按步骤（1）所设计的网络拓扑进行设备连接并配置。配置内容包括路由选择协议OSPF配置，VLAN划分等，并进行测试。3基于模拟互联网的网络协议分析。在上面设计并实现的网络环境下，利用ARP、PING、TRACERT等命令、浏览器和IIS、WIRESHARK等截获所配置环境下的C/S端数据包，分类保存相关数据包文件，完成如下协议分析以太网数据链路层帧格式分析；网络层分片；ICMP协议分析；ARP地址解析协议分析；TCP传输控制协议分析；（三次握手、数据传输、四次挥手）FTP协议分析；HTTP协议分析。4选做网络编程或LINUX操作系统网络部分的源代码分析。三、进度计划序号设计内容完成时间备注1网络设备认知及配置操作第一天2模拟环境设计及网络设备配置第二、三天3基于模拟互联网的网络协议分析第四天4验收、撰写课程设计报告第五天四、设计成果要求1网络配置拓扑图准确，配置结果测试成功；2网络协议分析准确；2课程设计报告格式规范，内容详实。五、考核方式考勤、验收和课程设计报告。学生姓名刘莉菲指导教师邸剑2015年6月8日实验一网络设备认知及基本配置操作一、交换机的基本配置1、实验目的掌握交换机命令行各种操作模式的区别，能够使用各种帮助信息，以及用命令进行基本的配置。2、实验原理交换机的管理方式基本分为两种带内管理和带外管理。通过交换机的CONSOLE口管理交换机属于带外管理，不占用交换机的网络接口，其特点是需要使用配置线缆，近距离配置。第一次配置交换机时必须利用CONSOLE端口进行配置。交换机的命令行操作模式，主要包括用户模式、特权模式、全局配置模式、端口模式等几种。3、实验步骤（1）交换机各个操作模式直接的切换（2）交换机命令行界面基本功能（3）配置交换机的名称和每日提示信息（4）配置接口状态（5）查看交换机的系统和配置信息（6）保存配置4、实验结果1）交换机的基本操作命令截图2）用PING命令测试二、路由器的基本操作1、实验目的理解路由器的工作原理，掌握路由器的基本操作。2、实验原理路由器的管理方式基本分为两种带内管理和带外管理。通过路由器的CONSOLE口管理路由器属于带外管理，不占用路由器的网络接口，但特点是线缆特殊，需要近距离配置。第一次配置路由器时必须利用CONSOLE进行配置，使其支持TELNET远程管理。3、实验步骤路由器命令行的基本功能配置路由器的名称和每日提示信息配置路由器的接口并查看接口配置查看路由器的配置4、实验结果路由器的测试截图三、OSPF基本配置1、实验目的掌握在路由器上配置OSPF单区域。2、原理OSPF（OPENSHORTESTPATHFIRST，开放式最短路径优先）协议，是目前网络中应用最广泛的路由协议之一。属于内部网关路由协议，能够适应各种规模的网络环境，是典型的链路状态（LINKSTATE）协议。OSPF路由协议通过向全网扩散本设备的链路状态信息，使网络中每台设备最终同步一个具有全网链路状态的数据库（LSDB），然后路由器采用SPF算法，以自己为根，计算到达其他网络的最短路径，最终形成全网路由信息。OSPF属于无类路由协议，支持VLSM（变长子网掩码）。OSPF是以组播的形式进行链路状态的通告的。在大模型的网络环境中，OSPF支持区域的划分，将网络进行合理规划。划分区域时必须存在AREA0（骨干区域）。其他区域和骨干区域直接相连，或通过虚链路的方式连接。3、实验步骤在路由器和三层交换机配置IP地址配置OSPF路由协议验证测试4、实验结果四、RIPV2配置1、实验目的理解RIP两个版本之间的区别，掌握如何配置RIPV2。2、实验原理RIP协议有两个版本RIPV1和RIPV2。RIPV1属于有类路由协议，不支持VLSM（变长子网掩码），RIPV1是以广播的形式进行路由信息的更新的；更新周期为30秒。RIPV2属于无类路由协议，支持VLSM（变长子网掩码），RIPV2是以组播的形式进行路由信息的更新的，组播地址是224009。RIPV2还支持基于端口的认证，提高网络的安全性。3、实验步骤配置两台路由器的主机名、接口IP地址在两台路由器上启用RIPV2，但不关闭自动汇总查看路由表关闭自动路由汇总查看RIP配置信息，路由表测试网络连通性用DEBUG命令观察路由器接收和发生路由更新的情况4、实验结果五、静态路由配置1、实验目的理解静态路由的工作原理，掌握如何配置静态路由2、实验原理路由器属于网络层设备，能够根据IP包头的信息，选择一条最佳路径，将数据包转发出去。实现不同网段的主机之间的互相访问。路由器是根据路由表进行选路和转发的。而路由表里就是由一条条的路由信息组成。路由表的产生方式一般有3种（1）直连路由给路由器接口配置一个IP地址，路由器自动产生本接口IP所在网段的路由信息。（2）静态路由在拓扑结构简单的网络中，网管员通过手工的方式配置本路由器未知网段的路由信息，从而实现不同网段之间的连接。（3）动态路由协议学习产生的路由在大规模的网络中，或网络拓扑相对复杂的情况下，通过在路由器上运行动态路由协议，路由器之间互相自动学习产生路由信息。3、实验步骤（1）配置路由器的名称、接口IP地址和时钟（2）配置静态路由（3）查看路由表和接口配置（4）测试网络连通性4、实验结果六、跨交换机实现VLAN1、实验目的掌握如何在交换机上划分基于端口的VLAN、如何给VLAN内添加端口，理解跨交换机之间VLAN的特点。2、实验原理VLAN（VIRTUALLOCALAREANETWORK，虚拟局域网）是指在一个物理网段内，进行逻辑的划分，划分成若干个虚拟局域网。VLAN最大的特性是不受物理位置的限制，可以进行灵活的划分。VLAN具备了一个物理网段所具备的特性。相同VLAN内的主机可以互相直接访问，不同VLAN间的主机之间互相访问必须经由路由设备进行转发。广播数据包只可以在本VLAN内进行传播，不能传输到其他VLAN中。PORTVLAN是实现VLAN的方式之一，PORTVLAN是利用交换机的端口进行VLAN的划分，一个端口只能属于一个VLAN。TAGVLAN是基于交换机端口的另外一种类型，主要用于实现跨交换机的相同VLAN内主机之间可以直接访问，同时对于不同VLAN的主机进行隔离。TAGVLAN遵循了IEEE8021Q协议的标准。在利用配置了TAGVLAN的接口进行数据传输时，需要在数据帧内添加4个字节的8021Q标签信息，用于标识该数据帧属于哪个VLAN，以便于对端交换机接收到数据帧后进行准确的过滤。3、实验步骤（1）配置两台交换机的主机名（2）在三层交换机上划分VLAN添加端口（3）在二层交换机上划分VLAN添加端口（4）设置交换机之间的链路为TRUNK（5）查看VLAN和TRUNK的配置（6）验证配置4、实验结果七、利用单臂路由实现VLAN间路由1、实验目的掌握如何路由器端口上划分子接口、封装DOT1Q（IEEE8021Q）协议，实现VLAN间的路由。2、实验原理在交换网络中，通过VLAN对一个物理网络进行了逻辑划分，不同的VLAN之间是无法直接访问的，必须通过三层的路由设备进行连接。一般利用路由器或三层交换机来实现不同VLAN之间的互相访问。将路由器和交换机相连，使用IEEE8021Q来启动一个路由器上的子接口成为干道模式，就可以利用路由器来实现VLAN之间的通信。路由器可以从某一个VLAN接收数据包并且将这个数据包转发到另外的一个VLAN，要实施VLAN间的路由，必须在一个路由器的物理接口上启用子接口，也就是将以太网物理接口划分为多个逻辑的、可编址的接口，并配置成干道模式，每个VLAN对应一个这种接口，这样路由器就能够知道如何到达这些互联的VLAN。3、实验步骤（1）配置交换机的主机名、划分VLAN和添加端口、设置TRUNK（2）在路由器上设置名称、划分子接口、配置IP地址（3）查看交换机的VLAN和TRUNK配置（4）查看路由器的路由表（5）测试网络连通性4、实验结果八、广域网协议的封装1、实验目的掌握广域网协议的封装类型和封装方法2、实验原理常见广域网专线技术有，DDN专线、PSTN/ISDN专线、帧中继专线、X25专线等。数据链路层提供各种专线技术的协议，主要有PPP、HDLC、X25、FRAMERELAY以及ATM等。3、实验步骤路由器基本配置封装HDLC封装PPP4、实验结果实验二互联网的模拟一、设计目的与要求目的将网络基本原理及基本概念用于实际，将书本上抽象的概念与具体的实现技术结合起来，使学习深化，培养学生对基本原理的应用能力以及实际动手能力。要求独立完成课程设计题目以及课程设计报告。报告应包括设计思路、网络拓扑图、开发中遇到的问题以及解决方法。二、设计正文0、网络拓扑图3层交换机1RA2层交换机RB2层交换机1R33层交换机2R42050PC31205205120602061PC342065PC320752071207020802081PC3208520302032201202020212204020120120102040GE0/1GE0/1GE/GE0/1S/S/S/S3/S/3/S3/GE/GE/GE/GE/2991、说明在每台交换机上连接到一台主机，每台主机分配IP地址。在每台路由器的接口GE0/0，GE0/1上配置IP地址。四个路由器RSR2031,RSR2032,RSR2033,RSR2034上之间存在静态连接，将四个路由器的S3/0,S2/0也分别配置IP地址。四台PC的IP分别为PC3120020055PC3220020085PC3320020075PC3420020065本地连接1IPPC31192168131PC32192168132PC33192168133PC341921681342、地址分配路由器RAS2/0端地址20020011路由器RAS3/0端地址20020042路由器RAG0/0端地址20020051路由器RAG0/1端地址200200101路由器RBS2/0端地址20020012路由器RBS3/0端地址20020021路由器RBG0/0端地址20020061路由器RBG0/1端地址20020092路由器R3S2/0端地址20020022路由器R3S3/0端地址20020031路由器R3G0/0端地址20020071路由器R3G0/1端地址200200102路由器R4S2/0端地址20020032路由器R4S3/0端地址20020041路由器R4G0/0端地址20020081路由器R4G0/1端地址200200913、路由器的配置路由器RA的OSPF配置（代码）RACONFIGINTERFACES2/0RACONFIGIFIPADDRESS200200112552552550RACONFIGIFNOSHUTDOWNRACONFIGIFEXITRACONFIGINTERFACES3/0RACONFIGIFIPADDRESS200200432552552550RACONFIGIFNOSHUTDOWNRACONFIGIFEXITRACONFIGINTERFACEGIG0/1RACONFIGIFIPADDRESS2002001012552552550RACONFIGIFNOSHUTDOWNRACCONFIGIFEXITRACONFIGINTERFACEGI0/0RACONFIGIFIPADDRESS200200512552552550RACONFIGIFNOSHUTDOWNRACONFIGIFEXITRACONFIGROUTEROSPFRACONFIGROUTERNETWORK20020010000255AREA0RACONFIGROUTERNETWORK20020040000255AREA0RACONFIGROUTERNETWORK20020050000255AREA0RACONFIGROUTERNETWORK200200100000255AREA0RACONFIGROUTEREND按照以上方法，分别将RB、R3、R4路由器配置好三、测试1、进行测试的两台主机TCP/IPV4属性设置2、跟踪路径断开链路前各路由表路由器RAROUTERACONFIGSHOWIPROUTECODESCCONNECTED,SSTATIC,RRIP,BBGPOOSPF,IAOSPFINTERAREAN1OSPFNSSAEXTERNALTYPE1,N2OSPFNSSAEXTERNALTYPE2E1OSPFEXTERNALTYPE1,E2OSPFEXTERNALTYPE2IISIS,SUISISSUMMARY,L1ISISLEVEL1,L2ISISLEVEL2IAISISINTERAREA,CANDIDATEDEFAULTGATEWAYOFLASTRESORTISNOSETS10220/24ISDIRECTLYCONNECTED,SERIAL3/0C1721610/24ISDIRECTLYCONNECTED,LOOPBACK0C1721611/32ISLOCALHOSTC1721620/24ISDIRECTLYCONNECTED,LOOPBACK1C1721621/32ISLOCALHOSTC20020010/24ISDIRECTLYCONNECTED,SERIAL2/0C20020011/32ISLOCALHOSTO20020020/24110/51VIA200200102,002610,GIGABITETHERNET0/1O20020030/24110/51VIA200200102,002610,GIGABITETHERNET0/1C20020040/24ISDIRECTLYCONNECTED,SERIAL3/0C20020042/32ISLOCALHOSTC20020050/24ISDIRECTLYCONNECTED,GIGABITETHERNET0/0C20020051/32ISLOCALHOSTO20020060/24110/51VIA20020012,003332,SERIAL2/0O20020070/24110/2VIA200200102,002610,GIGABITETHERNET0/1O20020080/24110/51VIA20020041,003332,SERIAL3/0O20020090/24110/51VIA20020012,002758,SERIAL2/0110/51VIA20020041,002542,SERIAL3/0C200200100/24ISDIRECTLYCONNECTED,GIGABITETHERNET0/1C200200101/32ISLOCALHOSTROUTERACONFIG路由器RBROUTERBCONFIGSHOWIPROUTECODESCCONNECTED,SSTATIC,RRIP,BBGPOOSPF,IAOSPFINTERAREAN1OSPFNSSAEXTERNALTYPE1,N2OSPFNSSAEXTERNALTYPE2E1OSPFEXTERNALTYPE1,E2OSPFEXTERNALTYPE2IISIS,SUISISSUMMARY,L1ISISLEVEL1,L2ISISLEVEL2IAISISINTERAREA,CANDIDATEDEFAULTGATEWAYOFLASTRESORTISNOSETC10110/24ISDIRECTLYCONNECTED,LOOPBACK0C10111/32ISLOCALHOSTC10220/24ISDIRECTLYCONNECTED,LOOPBACK1C10221/32ISLOCALHOSTS1721620/24ISDIRECTLYCONNECTED,SERIAL3/0C20020010/24ISDIRECTLYCONNECTED,SERIAL2/0C20020012/32ISLOCALHOSTC20020020/24ISDIRECTLYCONNECTED,SERIAL3/0C20020021/32ISLOCALHOSTO20020030/24110/51VIA20020091,002650,GIGABITETHERNET0/1O20020040/24110/51VIA20020091,002650,GIGABITETHERNET0/1O20020050/24110/51VIA20020011,003444,SERIAL2/0C20020060/24ISDIRECTLYCONNECTED,GIGABITETHERNET0/0C20020061/32ISLOCALHOSTO20020070/24110/51VIA20020022,003444,SERIAL3/0O20020080/24110/2VIA20020091,002650,GIGABITETHERNET0/1C20020090/24ISDIRECTLYCONNECTED,GIGABITETHERNET0/1C20020092/32ISLOCALHOSTO200200100/24110/51VIA20020011,003126,SERIAL2/0110/51VIA20020022,002728,SERIAL3/0ROUTERBCONFIG路由器R3R3CONFIGSHOWIPROUTECODESCCONNECTED,SSTATIC,RRIP,BBGPOOSPF,IAOSPFINTERAREAN1OSPFNSSAEXTERNALTYPE1,N2OSPFNSSAEXTERNALTYPE2E1OSPFEXTERNALTYPE1,E2OSPFEXTERNALTYPE2IISIS,SUISISSUMMARY,L1ISISLEVEL1,L2ISISLEVEL2IAISISINTERAREA,CANDIDATEDEFAULTGATEWAYOFLASTRESORTISNOSETO20020010/24110/51VIA200200101,002816,GIGABITETHERNET0/1C20020020/24ISDIRECTLYCONNECTED,SERIAL2/0C20020022/32ISLOCALHOSTC20020030/24ISDIRECTLYCONNECTED,SERIAL3/0C20020031/32ISLOCALHOSTO20020040/24110/51VIA200200101,002816,GIGABITETHERNET0/1O20020050/24110/2VIA200200101,002816,GIGABITETHERNET0/1O20020060/24110/51VIA20020021,003537,SERIAL2/0C20020070/24ISDIRECTLYCONNECTED,GIGABITETHERNET0/0C20020071/32ISLOCALHOSTO20020080/24110/51VIA20020032,003537,SERIAL3/0O20020090/24110/51VIA20020021,003005,SERIAL2/0110/51VIA20020032,002748,SERIAL3/0C200200100/24ISDIRECTLYCONNECTED,GIGABITETHERNET0/1C200200102/32ISLOCALHOSTR3CONFIG路由器R4R4CONFIGSHOWIPROUTECODESCCONNECTED,SSTATIC,RRIP,BBGPOOSPF,IAOSPFINTERAREAN1OSPFNSSAEXTERNALTYPE1,N2OSPFNSSAEXTERNALTYPE2E1OSPFEXTERNALTYPE1,E2OSPFEXTERNALTYPE2IISIS,SUISISSUMMARY,L1ISISLEVEL1,L2ISISLEVEL2IAISISINTERAREA,CANDIDATEDEFAULTGATEWAYOFLASTRESORTISNOSETO20020010/24110/51VIA20020092,002820,GIGABITETHERNET0/1O20020020/24110/51VIA20020092,002820,GIGABITETHERNET0/1C20020030/24ISDIRECTLYCONNECTED,SERIAL2/0C20020032/32ISLOCALHOSTC20020040/24ISDIRECTLYCONNECTED,SERIAL3/0C20020041/32ISLOCALHOSTO20020050/24110/51VIA20020042,003615,SERIAL3/0O20020060/24110/2VIA20020092,002820,GIGABITETHERNET0/1O20020070/24110/51VIA20020031,003615,SERIAL2/0C20020080/24ISDIRECTLYCONNECTED,GIGABITETHERNET0/0C20020081/32ISLOCALHOSTC20020090/24ISDIRECTLYCONNECTED,GIGABITETHERNET0/1C20020091/32ISLOCALHOSTO200200100/24110/51VIA20020042,003255,SERIAL3/0110/51VIA20020031,002857,SERIAL2/0R4CONFIG从20020085到20020065跟踪路径CUSERSADMINISTRATORTRACERT20020065通过最多30个跃点跟踪到NETPC03420020065的路由1TRACERT20020065通过最多30个跃点跟踪到NETPC03420020065的路由1TRACERT20020065通过最多30个跃点跟踪到NETPC03420020065的路由1TRACERT20020065通过最多30个跃点跟踪到NETPC03420020065的路由11毫秒1毫秒1毫秒20020081242MS43MS43MS20020042340MS43MS43MS200200102480MS83MS83MS20020021591MS91MS91MSNETPC03420020065跟踪完成。3、分析测试结果关闭路由器R4的G0/1关闭路由器R4的S2/0关闭路由器RA的S2/0实验三基于模拟互联网的网络协议分析一、以太网数据链路层帧格式分析1、用WIRESHAKE截获的数据包从所截获的图中可以清楚地看到MAC帧的格式为前面是8字节插入的内容、目的地址、源地址、类型然后是IP数据包，IP数据包的格式为各字段分别是版本、首部长度、区分服务、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间、协议、首部检验和、源地址、目的地址、可选字段、填充、数据部分。从图中还可看出各字段所占的字节数2、TCP传输控制协议分析1、TCP的建立从该图可看出源主机的IP地址为20020065物理地址为14144B31E21A目的主机的IP地址为20020085物理地址为14CF92E32FE1源端口号5038目的端口号6575序列号D03C2F94首部长度32字节标记SYN为标志为1，表示同步序号发起链接校验和824D选项12字节滑动窗口8192字节从该图可以看出与第一个数据包相比该数据包内容源主机的IP地址为20020085物理地址为14CF92E32FE1目的主机的IP地址为20020065物理地址为14144B31E21A源端口号6575目的端口号5038确认号D03C2F95，对一个包的链接请求的确认首部长度32字节标记SYN为1，表示同步序号发起链接滑动窗口8192字节校验和0D38该图可看出该数据包内容如下源主机的IP地址为20020065物理地址为14144B31E21A目的主机的IP地址为20020085物理地址为14CF92E32FE1目的端口号6575序列号D03C2F95确认号887DEC81首部长度20字节滑动窗口2053字节2、TCP的释放从该图可看出源主机的IP地址为20020085物理地址为14CF92E32FE1目的主机的IP地址为20020065物理地址为14144B31E21A源端