计算机网络实验指导书.docx

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计算机网络实验指导书

实验一ARP协议分析实验

一.实验目的

理解IP地址与MAC地址的对应关系;

理解ARP协议报文格式;

理解ARP协议的工作原理与通信过程.

二．实验内容

ARP请求报文与应答报文格式;

同一子网内两台机器间的ARP协议的工作过程;

不同子网上的两台机器间的ARP协议工作过程.

三．实验原理,方法和手段

ARP请求报文与应答报文格式

操作类型:

1—ARP请求;2—ARP响应;

四．实验条件

（1）报文捕获工具

Wireshark协议分析软件;

（2）应用协议环境

每个学生的PC机（安装Windowsxp操作系统）处于同一个LAN,另外有一个服务器如学校的WEB服务器处于另外一个网络.

五．实验步骤

（1）同一子网内两台机器间的ARP协议的工作过程

主机A（IP地址为A.A.A.A）与主机B（IP地址为B.B.B.B）属于同一个子网;

在主机A上的DOS命令提示符下运行arp–d命令,清空主机A的ARP高速缓存;

在主机A上的DOS命令提示符下运行arp–a命令,检查主机A的ARP高速缓存区,此时ARP缓存区应为空;

在主机A上的DOS命令提示符下运行:

PingB.B.B.B,同时用抓包工具捕获A与B之间的数据通信报文,并做如下工作:

——在捕获的报文中找出主机A和主机B之间通讯的ARP询问请求报文和应答报文;

——分析ARP请求及应答报文的各字段,包括源,目的以太网地址,源,目的IP地址,数据报文类型.

在主机A上的DOS命令提示符下运行arp–a命令,检查ARP高速缓存中的内容是否发生变化,分析原因.

（2）不同子网上的两台机器间的ARP协议工作过程

主机A（IP地址为A.A.A.A）与主机C（IP地址为C.C.C.C）为不在同一个子网内的两台计算机;

在主机A上的DOS命令提示符下运行arp–d命令,清空主机A的ARP高速缓存;

在主机A上的DOS命令提示符下运行arp–a命令,检查主机A的ARP高速缓存区,此时ARP缓存区应为空;

在主机A上的DOS命令提示符下运行:

PingC.C.C.C,同时用抓包工具捕获A与C之间的数据通信报文,并做如下工作:

——在捕获的报文中找出主机A和主机C之间通讯的ARP询问请求报文和应答报文;

——分析ARP请求及应答报文的各字段,包括源,目的以太网地址,源,目的IP地址,数据报文类型.

在主机A上的DOS命令提示符下运行arp–a命令,检查ARP高速缓存中的内容是否发生变化,分析原因.

比较

（1）和

（2）两实验中得到的ARP报文,有何不同分析产生二者区别的原因是什么

六．思考题

结合实验过程中的实验结果,回答下列问题:

观察实验过程中捕获网络上的多个ARP请求帧,观察这些帧的以太网目的地址是否相同,分析其原因.

观察实验过程中捕获网络上的多个ARP应答帧,观察这些帧的以太网目的地址是否相同,分析其原因.

实验二IP/ICMP协议分析实验

一．实验目的

理解IP协议包格式;

理解ICMP协议包格式.

二．实验内容

PING应用系统通信过程中ICMP协议,IP协议分析.

三．实验原理,方法和手段

（1）ICMP报文格式

（2）IP报文格式

四．实验条件

（1）报文捕获工具

Wireshark协议分析软件;

（2）应用协议环境

每个学生机的PC机（安装Windowsxp操作系统）处于同一个LAN.

五．实验步骤

（1）ICMP协议分析

主机A（IP地址为A.A.A.A）与主机B（IP地址为B.B.B.B）属于同一个子网内的两台计算机;

在主机A上启动报文捕获工具,指定源IP地址为主机A的地址,目的IP地址为主机B的地址,分析开关为ICMP协议;

在主机A的DOS仿真环境下,运行pingB.B.B.B命令向主机B发送echo请求报文,在主机B联网和未联网两种情况下,捕获ICMP请求数据包与应答数据包（如有）,记录并分析各字段的含义,并与ICMP数据包格式进行比较;

表1:

ICMP报文格式

实验项

ICMP包字段名称

值

含义

1

2

3

…

（2）IP协议分析

主机A（IP地址为A.A.A.A）与主机B（IP地址为B.B.B.B）属于同一个子网内的两台计算机;

在主机A上启动报文捕获工具,指定源IP地址为主机A的地址,目的IP地址为主机B的地址,分析开关为IP协议;

在主机A的DOS仿真环境下,运行pingB.B.B.B命令向主机B发送echo请求报文,在主机B联网和未联网两种情况下,捕获IP数据包,记录并分析各字段的含义,并与IP数据包格式进行比较;

表2:

IP报文格式

实验项

IP包字段名称

值

含义

1

2

3

…

六．思考题

（1）为什么运行ping127.0.0.1时,不能捕获到ICMP报文如果运行ping本机IP地址能收到报文吗

（2）能否在WINDOWS操作系统下进行设置,使得主机收到ICMP报文后不响应呢

实验三TCP/UDP协议分析实验

一．实验目的

理解UDP协议包格式，及飞鸽传书的通信过程。

二．实验内容

飞鸽传书通信过程中UDP协议分析.

三．实验原理,方法和手段

（1）UDP报文格式

UDPSourcePort（16）

UDPDestinationPort（16）

MessageLength（16）

UDPChecksum（16）

DATA

四．实验条件

（1）报文捕获工具

Wireshark协议分析软件;

五．实验步骤

（1）UDP协议分析

1）主机A（IP地址为A.A.A.A）与主机B（IP地址为B.B.B.B）属于同一个子网内的两台计算机;

2）在主机A上运行飞鸽传书,向B发送消息,捕获UDP数据包,记录并分析各字段的含义,并与UDP数据包格式进行比较;

3）在主机A上运行飞鸽传书,不发送消息,捕获UDP数据包,记录并分析各字段的含义,并分析结果;

表3:

UDP报文格式

实验项

UDP包字段名称

值

含义

1

2

3

…

实验四电子邮件协议解析实验

一．实验目的

掌握邮件服务的工作原理及SMTP、IMAP协议的工作过程。

二．实验内容

Foxmail应用系统通信过程中SMTP协议分析;

Foxmail应用系统通信过程中IMAP协议分析.

三．实验设备

1）报文捕获工具：

Wireshark协议分析软件。

2）邮件发送和接收代理程序Foxmail。

四．实验步骤

1．用Wireshark捕捉在本机中使用Foxmail发送邮件产生的流量，初步了解其使用方法：

1）在PC机上运行Wireshark，打开菜单命令Capture->Options，将Interfaces设为本机的网卡，过滤器（Capturefilter）不作设置（注：

暂不要点击开始捕获按钮Start）；

3）打开Foxmail，开始编辑电子邮件；

4）切换到Wireshark的窗口，按Start按钮开始捕捉数据，然后再切换至Foxmail窗口将编辑好的电子邮件发送出去；

5）切换到Wireshark的窗口，按Stop按钮；

6）在Filter编辑栏中输入smtp，按下Apply按钮；

7）将捕捉到的数据保存到包文件SMTP.pcap中；

8）打开实验保存的包文件SMTP.pcap；

9）分析不同SMTP帧的报文格式，掌握并验证SMTP协议的工作原理。

2．用Wireshark捕捉在本机中使用Foxmail接收邮件产生的流量，初步了解其使用方法：

1）在PC机上运行Wireshark，打开菜单命令Capture->Options，将Interfaces设为本机的网卡，过滤器（Capturefilter）不作设置（注：

暂不要点击开始捕获按钮Start）；

3）打开Foxmail；

4）切换到Wireshark的窗口，按Start按钮开始捕捉数据，然后再切换至Foxmail窗口从邮箱中接收电子邮件；

5）切换到Wireshark的窗口，按Stop按钮；

6）在Filter编辑栏中输入imap，按下Apply按钮；

7）将捕捉到的数据保存到包文件IMAP.pcap中；

8）打开实验保存的包文件IMAP.pcap；

9）分析不同IMAP帧的报文格式，掌握并验证IMAP协议的工作原理。

实验五IP子网划分实验

一、实验目的

1.掌握子网划分的方法和子网掩码的设置

2.理解IP协议与MAC地址的关系

3.根据实际的网络需求设计合理的子网划分方案

二、实验环境

共6组，每组3台双网卡PC机，多台路由器，多台交换机，用以太网交换机连接起来的WINDOWSXP操作系统计算机。

图1拓扑结构图

三、实验原理

随着互连网应用的不断扩大，原先的IPv4的弊端也逐渐暴露出来，即网络号占位太多，而主机号位太少，所以其能提供的主机地址也越来越稀缺，目前除了使用NAT在企业内部利用保留地址自行分配以外，通常都对一个高类别的IP地址进行再划分，以形成多个子网，提供给不同规模的用户群使用。

本实验要求学生通过掌握子网划分的方法和子网掩码的设置的方法，具有根据实际的网络需求设计合理的子网划分方案的创新能力。

1、为什么要划分子网

在20世纪70年代初期，建立Internet的工程师们并未意识到计算机和通信在未来的迅猛发展。

局域网和个人电脑的发明对未来的网络产生了巨大的冲击。

开发者们依据他们当时的环境，并根据那时对网络的理解建立了逻辑地址分配策略。

他们知道要有一个逻辑地址管理策略，并认为32位的地址已足够使用。

为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，IP地址的设计者将IP地址空间划分为五个不同的地址类别，如下表所示，其中A,B,C三类最为常用：

A类0－12708位24位

B类128－1911016位16位

C类192－22311024位8位

D类224－2391110组播地址

E类240－2551111保留试验使用

从当时的情况来看，32位的地址空间确实足够大，能够提供232（4,294,967,296，约为43亿）个独立的地址。

这样的地址空间在因特网早期看来几乎是无限的，于是便将IP地址根据申请而按类别分配给某个组织或公司，而很少考虑是否真的需要这么多个地址空间，没有考虑到IPv4地址空间最终会被用尽。

但是在实际网络规划中，它们并不利于有效地分配有限的地址空间。

对于A、B类地址，很少有这么大规模的公司能够使用，而C类地址所容纳的主机数又相对太少。

所以有类别的IP地址并不利于有效地分配有限的地址空间，不适用于网络规划。

2、如何划分子网

为了提高IP地址的使用效率，引入了子网的概念。

将一个网络划分为子网：

采用借位的方式，从主机位最高位开始借位变为新的子网位，所剩余的部分则仍为主机位。

这使得IP地址的结构分为三级地址结构：

网络位、子网位和主机位。

这种层次结构便于IP地址分配和管理。

它的使用关键在于选择合适的层次结构--如何既能适应各种现实的物理网络规模，又能充分地利用IP地址空间（即：

从何处分隔子网号和主机号）。

3、子网掩码的作用

简单地来说，掩码用于说明子网域在一个IP地址中的位置。

子网掩码主要用于说明如何进行子网的划分。

掩码是由32位组成的，很像IP地址。

对于三类IP地址来说，有一些自然的或缺省的固定掩码。

4、如何来确定子网地址

如果此时有一个IP地址和子网掩码，就能够确定设备所在的子网。

子网掩码和IP地址一样长，用32bit组成，其中的1表示在IP地址中对应的网络号和子网号对应比特，0表示在IP地址中的