计算机网络课程设计.docx
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计算机网络课程设计
科技学院
课程设计报告
(2013--2014年度第2学期)
名称:
《计算机网络》课程设计
题目:
互联网模拟
院系:
班级:
学号:
学生姓名:
指导教师:
设计周数:
1周
成绩:
日期:
2014年6月13日
《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、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。
1交换机的基本配置;
2路由器的基本操作;
3OSPF基本配置;
4RIPv2配置;
5静态路由配置;
6跨交换机实现VLAN;
7利用单臂路由实现VLAN间路由;
8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。
1网络物理拓扑结构设计及IP地址分配;
2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,完成如下协议分析:
1以太网数据链路层帧格式分析;
2网络层分片;
3ARP地址解析协议分析;
4TCP传输控制协议分析;
5FTP协议分析。
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
熟悉各种配置
2
模拟环境设计及网络设备配置
第二、三天
熟悉各种配置
3
基于模拟互联网的网络协议分析
第四天
设计并测试
4
验收、撰写课程设计报告
第五天
验收
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:
指导教师:
年月号
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:
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:
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(link-state)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224.0.0.9。
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VLAN
1、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IEEE802.1q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802.1q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(IEEE802.1Q)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IEEE802.1Q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、X.25专线等。
数据链路层提供各种专线技术的协议,主要有PPP、HDLC、X.25、Frame-relay以及ATM等。
3、实验步骤:
路由器基本配置
封装HDLC
封装PPP
4、实验结果:
实验2互联网的模拟
(一)设计目的与要求
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)实验原理:
利用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IEEE802.1Q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。
应用OSPF协议完成路由配置。
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。
(三)设计正文
1.拓扑设计
2.ip分配
路由器R1与三层交换机间的ip:
192.168.11.1
路由器R1与二层交换机1的ip:
192.168.10.1
路由器R2与三层交换机间的ip:
192.168.11.3
路由器R3与三层交换机间的ip:
192.168.11.4
路由器R3与二层交换机1的ip:
192.168.12.1
路由器R4与三层交换机间的ip:
192.168.11.2
PC1的ip是192.168.10.2网关192.168.10.1
PC2的ip是192.168.10.3网关192.168.10.1
PC3的ip是192.168.12.2网关192.168.12.1
PC4的ip是192.168.12.3网关192.168.12.1
本机(PC2)ip如下:
3.路由器设置
(1)R3的具体配置如下图(其他路由器配置方法相同):
(2)R1路由表
(3)R2路由表
2.基于模拟互联网的网络协
3.议分析。
(4)R3路由表
(1)R4路由表
4.测试
实验3基于模拟互联网的网络协议分析
1.以太网数据链路层帧格式分析
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:
14:
cf:
92:
e2:
ff:
a3
源地址:
FujianSt_31:
e1:
46
类型:
IP(0x0800)
然后是IP数据包,IP数据包的格式为:
版本:
4
首部长度:
20bytes
区分服务:
0x00(DSCP0x00:
Default;ECN:
0x00)
总长度:
56
标识:
0xle3d(7741)
后面内容依次还有(截图不全,此处无法具体看出数值)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。
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:
192.168.10.3
目的主机的IP地址为:
192.168.12.2
源端口号:
4587,随机端口号
目的端口号:
21,为熟知端口号,端口号21用于FTP服务
Seq:
0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
滑动窗口:
8192
校验和:
4609选项:
12字节
从该图可看出相对第一次握手的不同:
源主机的IP地址为:
192.168.12.2
目的主机的IP地址为:
192.168.10.3
Ack=1表示对一个包的链接请求的确认
较验和:
3129
相比前两次的变化:
Seq=1Ack=1表示链接成功,准备发送字节
滑动窗口:
65700
校验和:
c542
(2)TCP的释放
源主机的IP地址为:
192.168.12.2
目的主机的IP地址为:
192.168.10.3
Seq=51Ack=1
首部长度:
20字节标记:
FIN为标志为1,表示发起断开链接请求
校验和:
1253滑动窗口:
65536
从该图可看出:
该包相对于第一个包有以下更改:
Seq=1Ack=52表示对上一个包的确认
Fin=0
源主机的IP地址为:
192.168.10.3
目的主机的IP地址为:
192.168.12.2
Seq=1Ack=52
首部长度:
20字节标记:
FIN为标志为1,表示发起断开链接请求
校验和:
d335滑动窗口:
65648
该包为另一主机发起断开链接的请求数据包
从该图可看出:
该包相对于第一个包有以下更改:
Seq=52Ack=2表示对上一个包的确认
Fin=0
3.FTP协议分析
(1)FTP服务器的建立
服务器名称是Scarlet,采取的是匿名访问,里面的文件夹则是随机选取桌面上的文件
(2)抓取包的分析
上图是客户端登陆FTP后每一次访问文件时的响应,右上可以分析出USERannoymouse和password是e-mail客户端ip是192.168.12.2FTP服务器ip是192.168.10.3
由上图分析知道:
FTP服务器端口号为21
客户端端口号为4587
实验总结:
在本次试验中学到了很多实际的知识,首先是认识性实验,其中包括了下一步设计实验中所需要的基本操作,由于每个实验都有很详细的步骤,因此完成的非常顺利,也没有遇到过什么困难,其中有些实验后面用不到,因此只做了基本的操作,只有路由器的配置、交换机的配置、ospf设置等几个做了详细的研究。
其次是互联网的模拟,主要的部分在于拓扑图的设计和IP的分配上。
由于开始认识不足,设计的拓扑非常的复杂,比如用三层交换机当成核心交换机后来设置VLAN,还有将路由器连接了三四个端口,由于这些错误导致进度很慢。
在一步步尝试修改后,拓扑图变得较为简单可行,路由器通过使用串口来解决多端口问题。
我们遇到最大的问题则是在PC的IP分配上,由于开始没有认识到要按照拓扑图上对应的PC来分配地址,只是随机给四台电脑分配,所以连好拓扑分好IP配置好后,PC之间怎么也ping不通,而其他的都可以ping通,但是我们始终没有意识到是PC的问题,以为是其他原因,因此花费了相当多的时间在修改拓扑图,修改IP上,最后实在没有办法,请教老师才终于解决了问题。
最后是抓包分析,这个实验我们做的很快,主要的重心还是在分析上面。
以前只听说过抓包,却不明白其中的道理,通过自己做实验,让我把那些死板的知识变的活跃了,非常珍惜这些让我们能够自己动手的机会。