《计算机网络原理》实验指导书.docx
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《计算机网络原理》实验指导书
创新源于实践
《计算机网络原理》
课程实验指导书
计算机科学与技术学院《计算机网络原理》课程组
2010-7
实验一网线的制作………………………………………………...…1
实验二交换机路由器的基本配置………………………………..….4
实验三PPP认证…………………………………….…………..……7
实验四以太网链路层帧格式分析………………………………...…9
实验五VLAN的基本配置……………………………………….…13
实验六VLAN间的通信………………………………………….…15
实验七ARP协议分析………………………………………………18
实验八IP协议分析…………………………………………………22
实验九ICMP协议分析…………………………………………..…26
实验十静态路由与动态路由………………………………….……33
实验十一网络地址转换………………………………………….…36
实验十二TCP协议分析………………………………………….…38
实验十三UDP协议分析……………………………………………45
实验十四DNS协议分析……………………………………………47
实验一网线的制作
1实验目的
掌握网线的制作和测试方法,了解标准568A与568B网线的线序。
2实验内容
每2人一组,剪取适当长度的双绞线进行实验,一个人制作直连网线,另一人制作交叉线。
3实验原理
3.1双绞线
非屏蔽双绞线(UnshieldedTwistedPair,简称UTP)是在塑料绝缘外皮里面包裹着8根信号线,它们每2根为一对相互缠绕,形成总共4对,双绞线也因此得名,如图1-1所示。
双绞线这样互相缠绕的目的就是利用铜线中电流产生的电磁场互相作用抵消邻近线路的干扰并减少来自外界的干扰。
每对线在每英寸长度上相互缠绕的次数决定了抗干扰的能力和通讯的质量,缠绕得越紧密其通讯质量越高,就可以支持更高的网络数据传送速率,当然它的成本也就越高。
国际电工委员会和国际电信委员会EIA/TIA(ElectronicIndustryAssociation/TelecommunicationIndustryAssociation)已经建立了UTP网线的国际标准并根据使用的领域分为几个类别(Category或者简称CAT),每种类别的网线生产厂家都会在其绝缘外皮上标注其种类,例如CAT-5或者Categories-5。
在日常的局域网当中,一般的双绞线、集线器和交换机均使用RJ-45连接器进行连接。
基于RJ-45的网络连接线分为直通线和交叉线两种。
3.2RJ-45水晶头
之所把它称之为“水晶头”,估计是因为它的外表晶莹透亮的原因而得名的吧。
双绞线的两端必须都安装RJ-45插头,以便插在网卡、集线器(Hub)或交换机(Switch)RJ-45接口上。
水晶头也有几种档次之分,一般比较好的也是如AMP这样的名牌大厂的质量好些。
价格嘛,很便宜,约为1.5元一个。
不过在选购时千万别贪图便宜,否则质量得不到保证,主要体现在:
(1)它的接触探针是镀铜的,容易生锈,造成接触不良,网络不通。
(2)质量差的还有一点明显表现为塑料扣位不紧(通常是变形所致),也很容易造成接触不良,网络中断。
如图所示的左图是单个的水晶头图示,右图为一段做好网线的水晶头。
水晶头虽小,但在网络的重要性一点都不能小看,在许多网络故障中就有相当一部分是因为水晶头质量不好而造成的。
3.3T568A和T568B
标准568A的线序如下:
线序
1
2
3
4
5
6
7
8
颜色
白绿
绿
白橙
蓝
白蓝
橙
白棕
棕
标准568B的线序如下:
线序
1
2
3
4
5
6
7
8
颜色
白橙
橙
白绿
蓝
白蓝
绿
白棕
棕
3.4直通线与交叉线
1.直通线的作用和线图:
直通线用于将计算机连入到HUB或交换机,或在结构化布线中由接线面板连到HUB或交换机等。
根据EIA/TIA568-B标准(又俗称为端接B),直通线线图如表1所示:
表1直通线线图
端1
白橙
橙
白绿
蓝
白蓝
绿
白棕
棕
端2
白橙
橙
白绿
蓝
白蓝
绿
白棕
棕
2.交叉线(crossover)的作用和线图
交叉线用于将计算机与计算机直接相连、交换机与交换机直接相连,也被用于计算机直接接入路由器的以太网口。
根据568A标准和568B标准,交叉线线图如表2所示:
表2交叉线线图
端1
白橙
橙
白绿
蓝
白蓝
绿
白棕
棕
端2
白绿
绿
白橙
蓝
白蓝
橙
白棕
棕
4实验环境与分组
▪网线2段,卡线钳2个,水晶头若干,电缆测试仪1台;
▪每组2名同学,两两合作进行实验。
5实验步骤
5.1制作直连线的步骤
⑴用剥线钳在线缆的一端剥出一定长度的线缆。
⑵用手将4对绞在一起的线缆按(白橙、橙、白绿、绿、白蓝、蓝、白棕、棕)的顺序拆分开来并小心地拉直(注意:
切不可用力过大,以免扯断线缆)。
⑶按表1端1的顺序调整线缆的颜色顺序。
(即交换蓝线与绿线的位置)
⑷将线缆整平直并剪齐(确保平直线缆的最大长度不超过1.2cm)。
⑸将线缆放入RJ-45插头,在放置过程中注意RJ-45插头的把子朝下,并保持线缆的颜色顺序不变。
⑹检查已放入RJ-45插头的线缆颜色顺序,并确保线缆的末端已位于RJ-45插头的顶端。
⑺确认无误后,用压线工具用力压制RJ-45插头,以使RJ-45插头内部的金属薄片能穿破线缆的绝缘层。
⑻重复步骤⑴-⑺制作线缆的另一端,直至完成直连线的制作。
⑼用网线测试仪检查已制作完成的网线。
5.2制作交叉线的步骤
⑴按制作直连线中的步骤⑴-⑺制作线缆的一端。
⑵用剥线工具在线缆的另一端剥出一定长度的线缆。
⑶用手将4对绞在一起的线缆按(白绿、绿、白橙、橙、白蓝、蓝、白棕、棕)的顺序拆分开来并小心地拉直(注意:
切不可用力过大,以免扯断线缆)。
⑷按表2端2的顺序调整线缆的颜色顺序,即交换橙线与蓝线的位置。
⑸将线缆整平直并剪齐(确保平直线缆的最大长度不超过1.2cm)。
⑹将线缆放入RJ-45插头,在放置过程中注意RJ-45插头的把子朝下,并保持线缆的颜色顺序不变。
⑺检查已放入RJ-45插头的线缆颜色顺序,并确保线缆的末端已位于RJ-45插头的顶端。
⑻确认无误后,用压线工具用力压制RJ-45插头,以使RJ-45插头内部的金属薄片能穿破线缆的绝缘层,直至完成对接线的制作。
⑼用网线测试仪检查已制作完成的网线。
6实验总结
通过本次实验,应该了解网线制作和测试的方法,熟悉不同标准RJ-45连接器的线序。
实验二交换机路由器的基本配置
1实验目的
了解锐捷系列交换机和路由器的几种配置模式,掌握交换机与路由器的基本配置方法与命令。
2实验内容
常用命令的使用。
3实验原理
3.1CLI的五种模式
模式
特征
用户模式
Red-Giant>
特权模式
Red-Giant#
全局配置模式
Red-Giant(config)#
接口配置模式
Red-Giant(config-if)#
vlan配置模式
Red-Giant(config-vlan)#
3.2五种模式的进入与退出
1.进入:
Red_Giant>enable!
当前模式是用户模式,输入enable进入特权模式
Password:
xcxy2006!
密码验证
Red_Giant#configureterminal!
当前模式是特权模式,输入configure
!
terminal进入全局配置模式
Red_Giant(config)#hostnameRouterA!
更改主机名
RouterA(config)#interfacefastethernet1/1!
接口配置模式
RouterA(config-if)#ipaddress192.168.0.1255.255.255.0!
为路由器接口配置ip地址
switch(config)#vlan10!
vlan配置模式
2.退出:
disable!
从特权模式退到用户模式
end!
从当前状态退到特权模式
exit!
从当前状态退到上一级,一次只能退一级
4实验步骤
4.1以太网端口配置
(1)进入以太网端口
interfaceinterface_typeinterface_num|interface_name
如:
interfacefastethernet0/1//进入以太网端口1
interfacerangefastethernet0/1-3//进入以太网端口1-3
(2)打开/关闭以太网端口
当端口的相关参数及协议配置好之后,可以使用打开以太网端口命令打开端口;如果想使某端口不再转发数据,可以使用关闭以太网端口命令关闭端口。
在以太网端口视图下进行下列配置:
关闭以太网端口shutdown
打开以太网端口noshutdown
(3)设置以太网端口的链路类型
以太网端口有两种链路类型:
Access和Trunk。
Access类型的端口只能属于1个VLAN,一般用于连接计算机的端口;Trunk类型端口可以属于多个VLAN,可以接收和发送多个VLAN的报文,一般用于交换机之间连接的端口。
缺省情况下,端口为Access端口。
在以太网端口视图下进行下列设置:
设置端口为Access端口switchportmodeaccess
设置端口为Trunk端口switchportmodetrunk
(4)以太网端口显示和调试
在完全配置后,在所有视图下执行show命令可以显示配置后以太网端口的动行情况,通过查看显示信息验正配置的效果。
显示端口的所有信息:
showinterface{interface_type|interface_typeinterface_num|interface_name}
例如:
显示以太网端口0/1的所有信息:
showinterfacefastethernet0/1
4.2路由器基本配置
(1)配置路由器的名称
hostnamesysnqme
缺省情况下,路由器的名称为“Router”。
(2)重新启动路由器
reload
(3)显示路由器的系统信息
在所有视图下使用下列命令:
显示路由器当前日期和时钟displayclock
显示路由器从启动直到执行该命令时的时间displayduration
显示路由器的名称displaysysname
显示路由器基本信息displaybase–information[page]
显示路由器软件版本信息displayversion
(4)进入指定以太网接口的视图
interfacefastethernetnumber
(5)设置网络协议地址
设置接口的IP地址ipaddressip–addressmask[sub]
取消接口的IP地址noipaddress[ip–addressmask][sub]
当为一个以太网接口配置两个乃至两个心个的IP地址时,对第二个及以后的IP地址(即辅助的IP地址)可以用sub关键字加以指示。
(6)设置MTU
MTU(MaximumTransmissionUnit,最大传输单元)参数影响IP报文的分片与重组。
在以太网接口视图下进行下列配置:
设置MTUmtusize
恢复MTU的缺省值nomtu
缺省情况下,采用ErhernetII帧格式时,size的值为1500字节;采用Ethernet_SNAP帧格式时,size的值为1492字节。
(7)以太网接口的显示和调试
显示指定以太网接口的状态showinterfacesEthernetnumber
5实验总结
通过本次实验,学生应掌握路由器交换机的几种配置模式及其之间的转换,路由器交换机的基本操作。
实验三PPP认证
1实验目的
掌握PPPPAP认证和PPPCHAP认证的过程及配置。
2实验内容
▪在路由器上配置PPPPAP认证;
▪在路由器上配置PPPCHAP认证。
3背景描述
你是公司的网络管理员,公司了了满足不断增长的业务需求,申请了专线接入,你的客户端路由器与ISP进行链路协商时要验证身份,配置路由器保证链路建立并考虑其安全性。
4实验拓扑
主机A路由器RA路由器RB主机B
E1/0S1/2s1/2e1/0
.11.1.1.2.2.22
172.16.1.0/24172.16.2.0/24172.16.3.0/24
5实验步骤
5.1准备工作
如图所示拓扑结构图进行连接,主机A的网关为172.16.1.1;主机B的网关为172.16.2.2。
5.2PPPPAP认证
基本配置
Red-Giant(config)#hostnameRA!
配置路由器主机名
RA(config)#
Red-Giant(config)#hostnameRB!
配置路由器主机名
RB(config)#
RA(config)#interfaceserial1/2
RA(config-if)#ipaddress172.16.2.1255.255.255.0
RA(config-if)#noshutdown
RB(config)#interfaceserial1/2
RB(config-if)#ipaddress172.16.2.2255.255.255.0
RB(config-if)#clockrate64000
RB(config-if)#noshutdown
配置PPPPAP认证
RB(config)#usenameRApassword0star!
在验证方配置被验证方用户名密码
RA(config-if)#encapsulationppp!
接口下封装PPP协议
RA(config-if)#ppppapsent-usenameRApassword0star!
PAP认证的用户名、密码
RB(config-if)#encapsulationppp
RB(config-if)#pppauthenticationpap!
PPP启用PAP认证方式
测试验证:
RA#debugpppauthentication
RB#debugpppauthentication
5.3PPPCHAP认证
基本配置和PAP认证相同
配置PPPCHAP认证
RA(config)#usenameRBpassword0star
RA(config-if)#pppauthenticationchap
RB(config)#usenameRApassword0star
RB(config-if)#pppauthenticationchap
验证测试:
RA#debugpppauthentication
RB#debugpppauthentication
注意:
✓在DCE端要配置时钟
✓Debugpppauthentication在路由器物理层UP,链路尚未建立的情况下打开才有信息输出,本实验的实质是链路层协商建立的安全性,该信息出现在链路协商的过程中。
6实验总结
通过本次实验,应该理解PPP认证的作用,掌握PPP的两种认证方式PAP、CHAP认证的过程及两种认证的区别。
实验四以太网链路层帧格式分析
1实验目的
分析EthernetV2标准规定MAC层帧结构,了解IEEE802.3标准规定的MAC层帧结构和TCP/IP的主要协议和协议的层次结构。
2实验内容
通过对截获帧进行分析,分析和验证EthernetV2标准和IEEE802.3标准规定的MAC层帧结构,初步了解TCP/IP的主要协议和协议的层次结构。
3实验原理
局域网按照网络拓扑结构可以分为星形网、环形网、总线网和树形网,相应代表的网络主要有以太网、令牌环形网、令牌总线网等。
局域网经过近三十年的发展,尤其是最近些年来快速以太网(100Mb/s)、吉比特以太网(1Gb/s)和10吉比特以太网(10Gb/s)的飞速发展,采用CSMA/CD(CarrierSense,MultipleAccesswithCollisionDetection)接入方法的以太网已经在局域网市场中占有绝对优势,以太网几乎成为局域网的同义词。
因此,本章的局域网实验以以太网为主。
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。
图6-1显示了这两种不同的MAC帧格式。
帧长度:
64~1518字节(从DA~FCS)
803.3帧格式
PA
1010…1010
前导
SFD
帧起始
DA
目标地址
SA
源地址
L
数据字段长度
DATA
数据
PAD
帧填充
FCS
帧校验
7字节1字节6字节6字节2字节46-1500字节4字节
以太网帧格式
PA
1010…1010
前导
11
同步
DA
目标地址
SA
源地址
类型
DATA
PAD
FCS
帧校验
MAC控制操作码(2字节)
控制码参数(60字节,不足填0)
62位2位6字节6字节2字节46-1500字节4字节
PA=PreambleSFD=Start-of-FrameDelimiter
DA=DestinationAddressSA=SourceAddressFCS=FrameCheckSequence
图6-1两种不同的MAC帧格式
【注】类型值不超过1500时,表示数据字段长度;等于8888(十六进制)时,表示MAC控制帧,等于8100(十六进制)时,表示VLAN-tagged(标识)帧,用来辅助路由和网络管理。
值为其他时,表示非标准的专用帧。
3.1EthernetV2标准的MAC帧格式
DIXEthernrtV2标准是指数字设备公司(DigitalEquipmentCorp.)、英特尔公司(IntelCorp.)和Xerox公司在1982年联合公布的一个表/标准。
它是目前最常用的MAC帧格式、它比较简单,由5个字段组成。
第一、二字段分别是目的地址和源地址字段,长度是6字节,第三字段是类型字段,长度是2字节,标志上一层使用的协议类型;第四字段是数据字段,长度在46~1500字节之间;第五字段是帧检验序列FCS,长度是4字节。
此外,为了使发送端和接受端达到位同步,实际传送是要在MAC帧前设置前同步码(7字节)和帧开始界定符(1字节)。
这两个字段和帧检验序列FCS在网卡接受MAC帧时被去掉了,因此实验中抓包软件截获报文中没有这些字段。
EthernetV2标准定义MAC帧都有最小长度要求,规定数据部分必须至少为46字节。
为了保证这一点,必要是需要插入填充(pad)字节。
3.2IEEE802.3标准的MAC帧格式
1983年,IEEE(电子电气工程师协会)802委员会公布了一个和EteerntV2标准稍有不同的标准集,局域网的数据链路层被拆成逻辑链路控制LLC子层。
MAC子层中定义了几种不同的局域网标准,如802.3针对整个CSMA/CD网络,802.4针对令牌总线网络,802.5针对令牌环网络。
如图6-1所示,802.2和802.3定义了一个与DIXEthernetV2标准不同的以太帧格式。
IEEE802.3标准实际的主要特点是MAC层能够知道其有效数据的长度并能够为局域网提供面向连接的服务。
与DIXEehernetV2标准相比要复杂一些。
IEEE802.3MAC帧的第一、二字段分别是目的地址和源地址字段,长度都是6字节;第三字段是长度/类型字段,如果该字段数值小于1500,它就表示MAC帧数据字段的长度;如果其数值大于0x0600,就表示类型,即上层协议类型,此时802.3的MAC帧和EthernetV2的MAC帧一样。
当长度/类型字段表示长度时,MAC帧的数据部分为802.2标准定义的LLC子层的LLC帧,其长度就是长度/类型字段的值。
LLC帧的首部有3个字段,目的服务访问点DSAP(DestinationServiceAccessPoint,1字节)、源服务访问SSAP(SourceServiceAccessPoint,1字节)和控制字段(1或2字节)。
DSAP指出LLC帧的数据应当上交的协议,SSAP指出发送数据的协议,控制字段则指出LLC帧的类型。
其数据字段、帧检验序列FSC字段、MAC帧前前同步码、帧开始界定符,以及最小长度要求与EthernetV2标准类似。
此外,802.3标准为了能够更好地与EthernetV2标准兼容,802委员会又制定了802.3子网接入协议SNAP(Sub-NetworkAccessProtocol),对LLC首部进行扩展。
使用SNAP协议时,DSAP和SSAF的值都设为0xaa,Control字段的值设为3,随后的3个字节OrganizationCode一般都置为0。
在接下来的2个字节类型字段和以太网帧格式一样。
显然,与EthernetV2标准相比,802.3标准在MAC帧中增加了8个字节的开销,而且实验证明,这样作过于繁琐,使得其在实际中很少得到使用。
因此,本章实验中重点分析EthernetV2MAC帧的格式,802.3MAC帧只做一般了解。
4实验环境与分组
▪三层交换机2台,标准网线4根,console线4条,计算机4台;
▪计算机均需要在网络设置中配置NWLinkIPX/SPX/NETBIOS协议;
▪每组4名同学,其中2名同学作为一个小组,每小组共同配置1台交换机。
5实验组网
PCAIP:
192.168.1.22
255.255.255.0
PCBIP:
192.168.2.22
255.255.255.0
图6-2Ethereal实验组网图
6实验步骤
步骤1按照图6-2所示连接好设备,正确配置PCA和PCB的IP地址。
将交换机的配置清空。
步骤2在PCA和PCB上运行Erhereal截获报文,然后进入PCA的Windows命令行窗口,执行如下命令:
Netsend192.168.1.21.3hello
这是PCA向PCB发送消息的命令,等到PCB显示器上显示受到消息后,终止截获报文,将截获报文命名为HELLO-学号,并传到FTP服务器的“网络实验/链路层实验”目录下。
PCC与PCD的操作与上面完全一样。
步骤3对截获的报文进行分析:
(1)列出截获报文的协议种类,各属于哪种网络?
(2)找到发送消息的报文并进行分析,研究主窗口中的数据报文列表窗口和协议树窗口信息,填写表6
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