襄樊学院计算机网络实验报告.docx
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襄樊学院计算机网络实验报告
实验一、以太网帧的构成(4学时),拓扑结构一
实验二、网际协议IP(4学时),拓扑结构一
实验三、传输控制协议TCP(4学时),拓扑结构一
实验四、动态主机配置协议DHCP(2学时),拓扑结构一
实验五、域名服务协议DNS(2学时),拓扑结构一
实验六、应用层协议-1:
超文本传输协议HTTP
实验一以太网帧的构成
一、实验目的
1.掌握以太网的报文格式
2.掌握MAC地址的作用
3.掌握MAC广播地址的作用
4.掌握LLC帧报文格式
5.掌握仿真编辑器和协议分析器的使用方法
二、实验原理
(一)、两种不同的MAC帧格式
常用的以太网MAC帧格式有两种标准,一种是DIXEthernetV2标准;另一种是IEEE的802.3标准。
目前MAC帧最常用的是以太网V2的格式。
下图画出了两种不同的MAC帧格式。
(二)、MAC层的硬件地址
1、在局域网中,硬件地址又称物理地址或MAC地址,它是数据帧在MAC层传输的一个非常重要的标识符。
2、网卡从网络上收到一个MAC帧后,首先检查其MAC地址,如果是发往本站的帧就收下;否则就将此帧丢弃。
这里“发往本站的帧”包括以下三种帧:
单播(unicast)帧(一对一),即一个站点发送给另一个站点的帧。
广播(broadcast)帧(一对全体),即发送给所有站点的帧(全1地址)。
多播(multicast)帧(一对多),即发送给一部分站点的帧。
3、网络结构
四、实验步骤
练习一:
编辑并发送LLC帧
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和B为例,说明实验步骤。
1、主机A启动仿真编辑器,并编写一个LLC帧。
目的MAC地址:
主机B的MAC地址。
源MAC地址:
主机A的MAC地址。
协议类型和数据长度:
可以填写001F。
类型和长度:
可以填写001F。
控制字段:
填写02。
2、用户定义数据/数据字段:
AAAAAAABBBBBBBCCCCCCCDDDDDDD。
3、主机B重新开始捕获数据。
4、主机A发送编辑好的LLC帧。
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LLC帧,并分析该帧内容。
·记录实验结果。
帧类型
发送序号N(S)
接受序号N(R)
LLC
....00..
000.....
·简述“类型和长度”字段的两种含义。
简述:
类型是网络适配器向网络发送数据所使用的格式。
字长是电脑技术中对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数。
所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。
同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。
5、将第1步中主机A已编辑好的数据帧修改为“未编号帧”,重做第2、3、4步。
练习二:
编辑并发送MAC广播帧
1、主机E启动仿真编辑器。
2、主机E编辑一个MAC帧,
目的MAC地址:
FFFFFF-FFFFFF。
源MAC地址:
主机E的MAC地址。
协议类型或数据长度:
大于0x0600。
数据字段:
编辑长度在46—1500字节之间的数据。
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上停止捕获数据,察看捕获到的数据中是否含有主机E所发送的数据帧。
结合练习二的实验结果,简述FFFFFF-FFFFFF作为目的MAC地址的作用。
简述:
FFFFFF-FFFFFF作为目的MAC地址表明这是一个广播帧(一对多),即这个帧是发送给这个局域网中的每一个站点的帧。
练习三:
领略真实的MAC帧
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和B为例,说明实验步骤。
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Aping主机B;察看主机B协议分析器捕获的数据包,分析MAC帧格式。
3、将主机B的过滤器恢复为默认状态。
4、将主机B、D、F的过滤器恢复为默认状态。
练习四:
理解MAC地址的作用
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Aping主机C。
3、主机B、D、E、F上停止捕获数据,在捕获的数据中查找主机A所发送的数据帧,并分析该帧内容。
本机MAC地址
报文源MAC地址
报文目的MAC地址
是否收到,为什么
主机B
001E90-81CAC3
001E90-862097
001E90-881193
是
主机D
001E90-86104F
001E90-862097
001E90-881193
是
主机E
001E90-8620BC
001E90-862097
001E90-881193
是
主机F
001E90-882784
001E90-862097
001E90-881193
是
记录实验结果:
五、实验总结与心得
通过本次实验,我了解了以太网的报文格式、MAC地址的作用、MAC广播地址的作用、LLC帧报文格式以及仿真编辑器、协议分析器的使用方法。
我认为这为我以后做好后面的几个实验做好了一定的准备。
另外,由于我本身知识点的局限性,我认为还有需要知识点要加强巩固,所以操作起来会比较笨拙刻板,做到真正的理论与实践相结合最好。
实验二网际协议IP
1、实验目的
1.掌握IP数据报的报文格式
2.掌握IP校验和计算方法
3.掌握子网掩码和路由转发
4.理解特殊IP地址的含义
5.理解IP分片过程
2、实验原理
(一)IP报文格式
IP数据报是由IP首部加数据组成的。
IP首部的最大长度不超过60字节。
IP数据报文格式如下图所示:
4位版本
4位首部长度
8位服务类型
16位总长度(字节数)
16位标识
3位标志
13位片偏移
8位生存时间
8位协议类型
16位首部检验和
32位源IP地址
32位目的IP地址
选项(如果有)
数据
(二)IP分片
链路层具有最大传输单元(MTU)这个特性,它限制了数据帧的最大长度。
不同的网络类型都有一个上限值。
以太网通常是1500字节。
如果IP层有数据包要传输,而数据包的长度超过了MTU,那么IP层就要对数据包进行分片操作。
使每一片长度都小于MTU。
IP首部中“16位标识”、“3位标志”和“13位片偏移”包含了分片和重组所需的信息。
另外,当数据被分片后,每个片的“16位总长度”值要改为该片的长度值。
(三)IP路由表
大部分网络层设备都存储着一张记录路由信息的表格,称为路由表。
它由许多条项目组成。
网络层设备收到数据报后,根据其目的IP地址查找路由表确定数据报传输的最佳路径(下一跳)。
然后利用网络层的协议重新封装数据报,利用下层提供的服务把数据报转发出去。
路由表的项目一般含有五个基本字段:
目的地址、网络掩码、下一跳地址、接口、度量。
路由表按如下顺序匹配:
直接交付->特定主机交付->特定网络交付->默认交付。
(四)路由选择过程
路由选择模块从IP处理模块接收到IP分组后,使用该分组的目的IP地址同路由表中的每一个项目按特定的顺序(按照前面介绍的“路由表匹配顺序”)查找匹配项,当找到第一个匹配项后就不再继续寻找了,这样就完成了路由选择过程。
匹配路由表项的方法是将IP地址与路由表中的一个项目的“子网掩码”进行按位“与”操作,然后判断运算结果是否等于该项目的“目的地址”,如果等于,则匹配成功,否则,匹配失败。
路由选择模块的工作过程如图
3、实验步骤
主机B启动静态路由服务(方法:
在命令行方式下,输入“staticroute_config”)。
按照拓扑结构图连接网络,使用拓扑验证检查连接的正确性。
练习一:
编辑并发送IP数据报
1、主机A启动仿真编辑器,编辑一个IP数据报,其中:
MAC层:
目的MAC地址:
主机B的MAC地址(对应于172.16.1.1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(172.16.1.2)。
目的IP地址:
主机E的IP地址(172.16.0.2)。
校验和:
在其他所有字段填充完毕后计算并填充。
IP在计算校验和时包括那些内容?
【说明】先使用仿真编辑器的“手动计算”校验和,再使用仿真编辑器的“自动计算”校验和,将两次计算结果相比较,若结果不一致,则重新计算。
IP在计算校验和时包括哪些内容?
答IP的首部检验和只检验数据报的首部,但不包括数据部分。
2、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。
3、主机A发送第1步中编辑好的报文。
4、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,并回答以下问题:
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,并简述发生变化的原因。
答发生了变化,因为它们不再一个子网上。
5、将第2步中主机A所编辑的报文的“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,并回答以下问题:
·主机B、E是否能捕获到主机A所发送的报文?
简述产生这种现象的原因。
答主机B能,主机E不能,因为此报文的生存时间太短,致使主机E无法捕获到此报文。
4、实验总结与心得
通过这次实验,我了解了关于IP的一些知识,比如IP数据报的报文格式、IP校验和计算方法、子网掩码和路由转发以及IP地址的定义,分片。
这都为我以后的学习打定了一定的基础。
实验三传输控制协议TCP
一实验目的
1.掌握TCP协议的报文格式
2.掌握TCP连接的建立和释放过程
3.掌握TCP数据传输中编号与确认的过程
4.掌握TCP协议校验和的计算方法
5.理解TCP重传机制
二实验原理
一.TCP报文格式
16位源端口号
16位目的端口号
32位序号
32位确认序号
4位首部长度
保留(6位)
U
R
G
A
C
K
P
S
H
R
S
T
S
Y
N
F
I
N
16位窗口大小
16位校验和
16位紧急指针
选项
数据
一.TCP报文格式
16位源端口号
16位目的端口号
32位序号
32位确认序号
4位首部长度
保留(6位)
U
R
G
A
C
K
P
S
H
R
S
T
S
Y
N
F
I
N
16位窗口大小
16位校验和
16位紧急指针
选项
数据
二.TCP连接的建立
TCP是面向连接的协议。
在面向连接的环境中,开始传输数据之前,在两个终端之间必须先建立一个连接。
对于一个要建立的连接,通信双方必须用彼此的初始化序列号seq和来自对方成功传输确认的应答号ack(指明希望收到的下一个八位组的编号)来同步,习惯上将同步信号写为SYN,应答信号写为ACK。
整个同步的过程称为三次握手。
三.TCP连接的释放
对于一个已经建立的连接,TCP使用四次握手来结束通话(使用一个带有FIN附加标记的报文段)。
四.TCP重传机制
TCP每发送一个报文段,就对这个报文段设置一次计时器。
只要计时器设置的重传时间到期,但还没有收到确认,就要重传这一报文段。
三实验环境配置
该实验采用网络结构一
四实验步骤
练习一:
察看TCP连接的建立和释放
1.主机B、C、D启动协议分析器进行数据捕获,并设置过滤条件(提取TCP协议)。
2.主机A启动仿真编辑器,进入TCP连接视图。
在“服务器信息/IP地址”中填入主机C的IP地址;使用“端口扫描”获取主机C的TCP端口列表,在“服务器信息/端口”中填入主机C的一个TCP端口(大于1024);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3
SequenceNumber
4129430146
4129430156
4329430162
AcknowledgementNumber
1199522
1199522
1199522
ACK
1
1
1
SYN
0
0
0
TCP连接建立时,前两个报文的首部都有一个“maximumsegmentsize”字段,它的值是多少?
作用是什么?
结合IEEE802.3协议规定的以太网最大帧长度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4
报文5
报文6
SequenceNumber
1199522
1199522
1199522
AcknowledgementNumber
4129430153
4129430162
4129430180
ACK
1
1
1
SYN
0
0
0
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的释放连接过程,理解序号、确认号等字段在TCP可靠连接中所起的作用。
五实验总结及心得
做本次实验时,遇到了一些小小的问题,传送时只有一台电脑可以直接捕捉到。
所以就记下了这台能捕捉到报文的连接与断开时收到的字段。
感觉自己需要学习的东西太多。
实验四域名服务协议DNS
一实验目的
1.掌握DNS的报文格式
2.掌握DNS的工作原理
3.掌握DNS域名空间的分类
4.理解DNS高速缓存的作用
二实验原理
一、DNS报文格式
标识
标志
问题数
资源记录数
授权资源记录数
额外资源记录数
查询问题
回答(资源记录数可变)
授权(资源记录数可变)
额外信息(资源记录数可变)
2、Internet域名空间的分类
在Internet中,域名空间划分为三个部分:
类属域、国家域和反向域。
1.类属域:
按照主机的类属行为定义注册的主机。
类属域的顶级符号包括com、edu、gov、int、mil、net、org等。
2.国家域:
按照国家定义注册的主机。
国家域的顶级符号包括cn、us、zw等。
3.反向域:
把一个地址映射为名字。
三、DNS高速缓存
当服务器向另一个服务器请求映射并收到它的响应时,它会在把结果发送给客户之前,把这个信息存储在它的DNS高速缓存中。
若同一客户或另一个客户请求同样的映射,它就检查高速缓存并解析这个问题。
高速缓存减少了查询时间,提高了效率。
三实验环境配置
该实验采用网络结构一。
四实验步骤:
练习一:
Internet域名空间的分类
1类属域
将主机A、B的“首选DNS服务器”设置为公网DNS服务器,目的是能够访问因特网。
①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DNS协议)。
②主机A在命令行下运行“nslookupwww.python.org”命令。
③主机B停止捕获数据。
分析主机B捕获到的数据及主机A命令行返回的结果,回答以下问题:
∙“www.python.org”对应的的IP地址是什么?
∙82.94.164.162
∙“www.python.org”域名的顶级域名的含义是什么?
∙非营利性组织
2国家域
①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DNS协议)。
②主机A在命令行下运行“nslookup”命令。
③主机B停止捕获数据。
分析主机B捕获到的数据及主机A命令行返回的结果,回答以下问题:
∙“”对应的的IP地址是什么?
∙218.62.26.196
∙“”域名的顶级、二级、三级域名的含义是什么?
∙分别表示中国政府域名服务器
3反向域
①将主机A、B的“首选DNS服务器”设置为服务器的IP地址(172.16.0.10)。
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DNS协议)。
③主机A在命令行下运行“nslookup172.16.0.10”命令。
④主机B停止捕获数据。
分析主机B捕获到的数据及主机A命令行返回的结果,回答以下问题:
172.16.0.10对应的域名是什么?
反向域的顶级、二级域名分别是什么反向域的顶级为.com(商业机构)二级域名为.sohu
五实验总结及心得
通过本次实验了解了DNS的报文形式以及工作原理,另外也了解了一些域名所代表的含义,以及一些网址的结构组成,一些以前看都看不懂的域名也有些了解了,很高兴,因为我认为这些东西在我们将来的生活中肯定是有用的。
实验五动态主机配置协议DHCP
一实验目的
1.掌握DHCP的报文格式
2.掌握DHCP的工作原理
二实验原理
1.DHCP报文格式
DHCP客户可以从一个状态转换到另一个状态,这取决于收到的报文和发送的报文(如下图所示:
)
DHCP服务器有两个数据库,第一个数据库静态绑定物理地址和IP地址;第二个数据库拥有可用的IP地址池,这使DHCP成为动态的。
当DHCP客户请求临时的IP地址时,DHCP服务器就查找可用IP地址池,然后在可协商的期间内指派有效的IP地址。
当DHCP客户向DHCP服务器发送请求时,服务器首先检查它的静态数据库。
若静态数据库存在所请求的物理地址项目,则返回这个客户的永久IP地址。
反之,若静态数据库中没有这个项目,服务器就从可用IP地址池中选择一个IP地址,并把这个地址指派给客户,然后把这个项目加到动态数据库中。
三实验环境配置
该实验采用网络结构一
四实验步骤:
练习一:
使用DHCP获取IP地址
本练习由每一位组员独自完成。
将主机B和主机E未用的网卡禁用。
1.记下本机的IP地址,在命令行方式下,输入下面的命令:
“netshinterfaceipsetaddressname=“本机可用网卡的接口名”source=dhcp”。
2.启动协议分析器捕获数据,并设置过滤条件(提取DHCP协议)。
3.在命令行方式下,输入命令“ipconfig–release”。
4.在命令行方式下,输入命令“ipconfig–renew”。
5.察看DHCP会话分析,填写下表。
报文序号
Bootrecordtype值
MessageType值
LeaseTime值(若有)
源IP地址
目的IP地址
1
1(Request)
DHCPDiscover
无
0.0.0.0
170.16.1.56
2
1(Request)
DHCPDiscover
无
0.0.0.0
169.254.38.92
3
1(Request)
DHCPDiscover
无
0.0.0.0
172.16.1.61
4
1(Request)
DHCPDiscover
无
0.0.0.0
169.254.201.11
思考问题
1.DHCP为何使用67、68两个熟知端口进行UDP通信?
答Bootp和DHCPUDP上的Bootp/DHCP:
通过DSL和cable-modem的防火墙常会看见大量发送到广播地址255.255.255.255的数据。
这些机器在向DHCP服务器请求一个地址分配。
Hacker常进入它们分配一个地址把自己作为局部路由器而发起大量的“中间人”(man-in-middle)攻击。
客户端向68端口(bootps)广播请求配置,服务器向67端口(bootpc)广播回应请求。
这种回应使用广播是因为客户端还不知道可以发送的IP地址系统服务名称:
DHCPServer应用协议协议端口DHCP服务器UDP67MADCAPUDP2535分布式文件系统“分布式文件系统(DFS)”服务管理分布在局域网(LAN)或广域网(WAN)上的逻辑卷,它对MicrosoftActiveDirectory目录服务SYSVOL共享是必需的。
DFS是将不同的文件共享集成为一个逻辑命名空间的分布式服务。
2、DHCP协议适合于什么情况下使用?
请举例说明。
答DHCP是动态主机分配协议,在一个局域网内部,每个主机都会有一个ip地址。
这个地址可以自己设定,也可以自动分配。
当局域网内部有大量的主机,那么给每台主机手动的自己分配ip地址是一件很繁琐的事情。
所以就有了DHCP这个服务,DHCP服务器会给局域网内部的每个主机自动分配一个ip地址,这样可以大大的减轻网管的工作量。
五实验总结及心得
通过本次实验,了解了实验的操作步骤,也认识到了自己薄弱的知识点,另外,这也培养了自己和队友的合作默契。
实验六、应用层协议-1:
超文本传输协议HTTP
一、实验目的
1.掌握HTTP的报文格式
2.掌握HTTP的工作原理
3.掌握HTTP常用方法
二、实验原理
(一)、HTTP报文格式
(二).统一资源定位符URL
URL是对可以从Internet上得到的资源的位置和访问方法的一种简洁表示,也是指明Internet上任何种类信息的标准。
它定义四种要素:
方法、主机、端口和路径(方法:
//主机:
端口/路径)。
方法:
用来读取文档的协议。
主机:
存放信息的计算机。
万维网页面通常存储在以“www”为起始别名的计算机中。
端口:
服务器应用程序的端口号。
路径:
信息所存放的路径名。
( 三)、三.万维网工作过程
当服务器向另一个服务器请求映射并收到它的响应时,它会在把结果发送给客户之前,把这个信息存储在它的DNS高速缓存中。
若同一客户或另一个客户请求同样的映射,它就检查高速缓存并解析这个问题。
高速缓存减少了查询时间,提高了效率。
三、网络结构
四、实验步骤
练习一:
页面访问
1.主机A清空IE缓存。
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HTTP协议)。
3.主机A启动IE浏览器,在“地址”框中输入“http:
//172.16.0.10/experiment”,并连接。
4.主机B停止捕获数据,保存会话命令(方法:
会话交互视图\单击右键\保存会话命令菜单,保存为Http1.txt),分析捕获到的数据,并回答以下问题:
1.本练习使用HTTP协议的哪种方法?
简述这种方法的作
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