计算机网络课内实验指导书.docx

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计算机网络课内实验指导书

昆　明　学　院

《计算机网络》课程实验指导书

（适用于计算机科学与技术专业）

（学分：

5学时：

80学时）

信息技术学院

2014年2月

一、

实验教学目的及任务

（一）主要任务

《计算机网络》是一门技术性、操作性很强，比较抽象的课程，在该课程开设的同时,进行同步实验性教学,将大大提高授课效果,增强学生对本课程的理解与掌握。

本实验教学注意理论学习与实际应用、课堂教学与实际应用相结合，注重理论和方法的应用性研究和可操作性，要求学生具有灵活运用所学的理论和方法去分析和解决实际问题的强烈意识和能力。

（二）教学目标

通过针对各章关键内容所设计的实验项目的练习，使学生加深对计算机网络基本理论的理解，熟悉计算机网络的规划方法、组建技术和管理及维护过程，增强网络工程的实际动手能力，为学习后续课程和将来从事网络管理、网络开发等实际工作打下必要的基础。

要求学生在课前认真准备，一方面是上实验前，就对已经学过的课程相关知识进行复习，另一方面是在了解实验步骤或操作流程的情况下,认真准备实验数据；课上认真做实验，并写出相应的实验报告。

二、实验课的基本理论与实验技术知识

1、深入了解计算机网络协议的体系结构，TCP/IP协议的产生背景和TCP/IP协议簇，理解TCP/IP协议的体系结构和TCP/IP协议的工作过程。

具体包括网络协议的分层体系结构，各层次功能与数据流向，TCP/IP协议簇中主要协议的作用。

2、掌握应用层的基本概念，理解应用层的功能与作用，包括域名系统的组成与工作原理，电子邮件的基本组成及工作原理，文件传输系统的工作原理与作用方法，万维网的工作原理及网站的工作机制。

3、理解进程间通信和传输层数据包格式，掌握用户数据报协议UDP的特点及其工作原理。

掌握传输控制协议TCP的连接管理，及其数据传输的过程，理解TCP流量控制、拥塞控制和差错控制的基本原理。

4、了解网络层的功能和网络层的服务模型，掌握IP协议的工作机制，以及IP数据报的格式，掌握IP地址的使用原则，了解IP地址的扩展技术。

理解地址解析协议ARP的工作机制。

掌握因特网中路由的原理、分层次的路由方式，理解主要路由协议的工作原理。

5、理解数据链路层的基本概念，掌握数据链路控制规程。

了解局域网体系结构及IEEE802协议族，理解以太网主要协议的工作机制，及其数据帧格式。

三、考核方式及成绩评定标准

实验成绩的评定从学生实验课的表现以及实验报告的质量两方面进行综合评定，按A、B、C、D、E五级计分制记录为平时成绩，并且在总评成绩中占有一定比例。

成绩评定标准：

A：

实验准备充分，实验完成质量高，实验报告撰写规范、全面、透彻。

B：

实验准备较好，实验完成质量较高，实验报告撰写规范、较为全面。

C：

实验准备不够充分，实验完成质量一般，实验报告撰写基本合乎要求。

D：

实验准备未进行，实验完成质量较差，实验报告撰写不合乎要求。

E：

实验准备未进行，实验未完成，实验报告撰写不合乎要求。

四、实验教材及主要参考资料

1．《ComputerNetwork》（第四版）（影印版）JamesF.Kurose,KeithW.Ross主编，机械工业出版社2009年8月出版（注：

自顶向下方法与Internet特色）。

2．《计算机网络》（第五版）谢希仁主编，电子工业出版社2008年出版。

3.《TCP/IP协议原理与应用》（第３版）LauraA.ChappellEdTittel著　张长富译　清华大学出版社　2009年11月

五、实验项目

实验一双绞线的制作

（一）实验目的和要求

1．掌握直连网线和交叉网线的制作和测试方法；

2．掌握网线的使用方法，网线与设备的连接规则。

（二）实验设备

UTP双绞线若干长度、RJ45卡线钳1把、水晶头若干、测线仪1个。

（三）实验内容

1．每位同学剪取适当长度的双绞线进行实验，制作一根直连网线，每组制作一根交叉网线。

2．上网检索网线插拔技术，网线与设备的连接规则。

（四）实验原理

图1　左为双绞线，右为水晶头

1、双绞线

非屏蔽双绞线（UTP_UnshieldedTwistedPair）是在塑料绝缘外皮里面包裹着八根信号线,它们每两根为一对相互缠绕,形成总共四对,双绞线也因此得名。

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其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/TelecommunixationIndustryAssociation）已经制定了UTP网线的国际标准并根据使用的领域不同分为几个类别（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种类，例如Cat-5或者Category-5。

具体见下表：

表1EIA/TIA为UTP电缆规定的类别

EIA/TIA为UTP电缆规定的类别

类别

频率

应用范围

1

远小于1MHZ

语音级电话；POTS;报警系统

2

最高为1MHZ

语音级电话；IBM小型计算机和大型机终端；ARCnet;Localtalk

3

最高为16MHZ

语音级电话；10Base-T以太网;4Mbps令牌环网;100Base-T4;100VG-AnyLAN

4

最高为20mHZ

16MBPS令牌环网

5

最高为100MHZ

100BASE-TX;OC_3（ATM）;SONet

5e

最高为100MHZ

1000Base-T（千兆位以太网）

在日常的局域网当中，一般的双绞线均使用RJ45连接器进行连接。

基于RJ45的网络连接线分为直通线和交叉线两种

2、RJ_45连接器

制作网线所需要的RJ_45连接器（俗称水晶头）前端有8个凹槽，简称“8P”（Position,位置）。

凹槽内的金属接点共有8个，简称“8C”（Contact,触点），所以也被叫做“8P8C”。

特别需要注意的是RJ-45水晶头引脚序号，当金属片面对我们的时候从左至右引脚序号是1~8，序号对于网络连线非常重要，不能颠倒。

EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序568A与568B。

对RJ-45接线方式规定如下：

1`2用于发送，3`6用于接收，4`5，7`8是双向线。

1`2线必须是双绞线，3`6双绞，4`5双绞，7`8双绞。

这样可以最大限度地抑制干扰信号，提高传输质量。

标准568A:

：

绿白-1，绿-2，橙白-3，蓝-4，蓝白-5，橙-6，棕白-7，棕-8。

标准568B：

橙白-1,橙-2,绿白-3,蓝-4，蓝白-5,绿-6,棕白-7，棕-8。

3、直通线介绍

大多数的情况下，双绞线电缆的线路是直通连接的。

计算机使用分开的线路来发送和接收数据，计算机及其他设备相互通讯时一般通过各自的发送和接收端口进行的，设备A通过发送端口发送数据到设备B的接收端口，同时A也通过接收端口接收B设备发送端口发出的数据，就是说，在发送和接收线路对之间必须出现信号交叉。

通常集线器会负责进行信号交叉。

当计算机通过集线器与其他计算机相连时，集线器内部可以完成发送端口和接收端口之间的匹配。

目前很多交换机也可以自动识别直通线和交叉线，决定是否进行信号转换。

综上所述，所谓的直通也就是双绞线两端的发送端口与发送端口直接相连，接收端口与接收端口直接相连。

由于直通线一端的每个引线与另一端的对应引线相连，所以只要方向正确，线路是什么颜色并没有关系。

就是说两种连接方式没有本质的区别，但是必须做出明确的决定，究竟使用那一种标准，避免因混淆造成无效连接。

本实验统一采用568B标准。

4、交叉线介绍

当要把两台计算机直接连接起来形成一个简单的两节点以太网或者集线器与集线器通过普通的端口进行级连时，就必须使用交叉线。

所谓的交叉线即指双绞线两端的发送端口与接收端口交叉相连。

要求双绞线的两头连线要1-3，2-6进行交叉，即如果在一端，橙白线对应到水晶头的第一个脚，则在另一端的水晶头，橙白线要对应到其第三个脚。

在进行设备连接时，我们需要正确的选择线缆。

我们将设备的RJ-45接口分为MDI（MediaDependentInterface）和MDIX两类。

当同种类型的接口通过双绞线互连时（两个接口都是MDI或都是MDIX），使用交叉网线；当不同种类型的接口（一个接口是MDI，一个接口是MDIX）通过双绞线互连时，使用直连网线。

通常主机和路由器的接口属于MDI，交换机和集线器的接口属于MDIX。

例如路由器与主机相连，采用交叉网线；交换机与主机相连则是用直连网线。

有一点需要指出的是，随着技术的发展，目前一些新的网络设备，可以自动的识别连接的网线类型，用户不管采用直连网线或者交叉网线均可以正确连接设备。

如华为公司的QuidwayS3026,QuidwayS3526以太网交换机的10/100M以太网口就具备智能MDI/MDIX识别技术。

详细连线情况可参考下表，表中N/A表示不可连接。

表2设备间连线

主机

路由器

交换机MDIX

交换机MDI

集线器

主机

交叉

交叉

直连

N/A

直连

路由器

交叉

交叉

直连

N/A

直连

交换机MDIX

直连

直连

交叉

直连

交叉

交换机MDI

N/A

N/A

直连

交叉

直连

集线器

直连

直连

交叉

直连

交叉

（五）实验步骤

共有四步，可以简单归纳为四个字：

“剥”，“理”，“插”，“压”。

1、剥线

剥线的长度为13mm～15mm，不宜太长或太短。

如图2。

图2　剥线

2、理线

按顺序整理平，遵守规则，否则不能正常通信。

如图3。

图3　理线

3、插线

一定要平行插入到线顶端，以免触不到金属片。

见图4。

图4　插线

4、压线

压过的水晶头的金属脚比没压要低。

如图4。

图4　压线

5、线缆检测

发射器和接收器两端的灯同时按顺序亮为正常。

（六）实验结果

测试结果：

（是否完成实验，遇到什么问题及如何解决的）

（七）实验总结（请务必填写）

1．实验中制作的网线属于哪一类？

有什么特点？

2．使用双绞线的网络有哪些？

10BASE-T、100BASE-T和100BASE-TX、100BASE-FX分别代表什么意义？

3．上网检索网线插拔技术，网线与设备的连接规则。

（八）实验报告

即：

填写《信息技术学院学生上机实验报告》

实验二WWW服务器的配置

（一）实验目的和要求

1．掌握Web服务器的配置方法；

2．进行简单的故障排除。

（二）实验设备

计算机数台，交换机、路由器等联网设备若干台。

（三）实验内容

1．每组同学组建局域网，检测局域网的组建是否成功。

2．在局域网中，选择一台PC机作为Web服务器，并对其进行配置。

3．测试Web服务器创建成功与否。

（四）实验原理

在WindowsXP专业版中，IIS（InternetInformationService）并不是默认安装的，而是作为可选的组件，现在我们要建立一个站点，就可以选择安装它，方法很简单，放入XP光盘，然后运行光盘，在运行界面中选择添加组件，或者打开控制面板然后打开添加或者删除文件，选择添加Windows组件。

在弹出对话框中选择internet信息服务（IIS）。

然后点击确定安装就可以了。

或者您在“控制面板中选择”“添加或删除程序”然后在弹出的窗口中选择“添加或删除Windows组件”选择“Internet信息服务（IIS）”。

完成安装过程，非常简单。

（五）实验步骤

I．安装IIS

1.选择【开始】【控制面板】选项，打开【控制面板】窗口，双击“添加或删除程序”选项，打开下图的【添加或删除程序】窗口，在【添加或删除程序】窗口左侧，单击【添加/删除windows组件】选项。

2．弹出【windows组件向导】对话框，【windows组件向导】对话框中选择【internet信息服务】选项，如果前面的复选框已经被选择，则说明已经安装了iss。

3．单击【详细信息】按钮，如下图【Internet信息服务】对话框，在对话框中可以选择iss子组件，一般情况下默认。

4．单击【下一步】按钮，开始安装，安装期间会出现要求插入系统安装盘，如图

5．插入系统安装盘，先单击【确定】按钮，再单击【浏览】按钮，选择安装盘目录下的i386目录，最后单击【确定】按钮进行安装，就完成iss安装，如图，单击【完成】按钮即可。

II．配置IIS

使用Internet信息服务（iss）管理器，可以创建用来存放Web应用程序的本地网站。

1．通过【开始】菜单打开【控制面板】窗口，双击【管理工具】选项。

2．打开下图所示【管理工具】窗口，双击【Internet信息服务】快捷方式。

3．打开如图所示的【Internet信息服务】窗口。

4．展开【本地计算机】，再展开【网站】文件夹，选择【默认网站】选项，打开Internet信息服务本地网站展开窗口，如图所示。

5．单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择【属性】命令，弹出【默认网站属性】对话框，从中设置站点IP和端口，在【IP地址】下拉列表框中选择【全部未分配】选项，在【TCP端口】文本框中填写80，如图

6．设置网站文件目录和执行权限。

切换到【主目录】选项卡，在【连接到资源时的内容来源】选项组中选中【此计算机上的目录】单选按钮，此时【本地路径】处默认为C:

\inerpub\wwwroot目录下。

选中【脚本资源访问】和【读取】复选框。

在【执行权限】下拉列表框选择【脚本和可执行文件】选项，如图

7．添加网站启动页文件，切换到如图所示的【文档】选项卡，从中可以添加打开网站后所要启动的文件名，可以添加多个文件名，网站启动时在网站的主目录下从上到下搜索添加的【启动默认文档】，知道找到批配的文本框，然后打开该网页。

8．C#程序文件的后缀名实.aspx，这里添加一个默认文件名index.aspx。

单击【添加】按钮，在弹出的【添加默认文档】对话框中输出文档名index.aspx，单击【确定】按钮，如图

9．Index.aspx文件出现在最下方，将其移至最上方，可以减少服务器搜索的时间，提高网页显示的速度。

如图

10.添加匿名访问用户，切换到【目录安全性】选项卡，然后单击【编辑】按钮，在弹出的【身份验证方法】对话框中选择【匿名访问】复选框，如图，单击【确定】按钮，返回【默认网站属性】对话框，单击【确定】按钮即可

11．设置ASP.NET版本。

单击ASP.NET选项卡，在【ASP.NET版本】处选择2.2.50727选项，如图

12．测试IIS，打开IE浏览器，输入http:

//localhost，按回车键后，打开下图所示的见面，表示ISS配

置成功。

（六）实验结果

测试结果：

（是否完成实验，遇到什么问题及如何解决的）

（七）实验总结（请务必填写）

1．Web服务器的作用是什么？

WindowsXP使用的Web服务器是什么？

2．IIS的配置方法如何？

（八）实验报告

即：

填写《信息技术学院学生上机实验报告》

实验三对等网的组建

（一）实验目的和要求

1．掌握对等网的概念；

2．掌握双机互联组建对等网的方法。

（二）实验设备

计算机两台，相互兼容的RJ-45接口网卡两块，交叉双绞线一条。

说明：

双机互连的双绞线制作方法不同于普通接线制作方法，即要交叉线（俗称反线），应该按照一端为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕，另一端为白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕的原则做线。

（三）实验内容

1．每组同学剪取适当长度的双绞线，制作一根交叉网线，制作方法见实验一，但注意按交叉线的制作方法排序后再插线。

2．利用制作好的交叉网线，进行双机对等网的组建，每组同学分别以两人一组轮流实验。

3．在组建成功的对等网中实现资源共享，可以通过网络互相传输文件。

（四）实验原理

我们知道，计算机网络按其工作模式分主要有：

对等模式和客户机／服务器（C／S）／模式，在家庭网络中通常采用对等腰网模式，而在企业网络中则通常采用C／S模式。

因为对等腰三角形模式注重的是网络的共享功能，而企业网络更注重的是文件资源管理和系统资源安全等方面。

对等网除了应用方面的特点外，更重要是的它的组建方式简单，投资成本低，非常容易组建，非常适合于家庭、小型企业选择使用。

学习网络组建当然是从最基本的着手，而对等网是最简单的一种网络模式，它可以只需几条网线，加上几块网卡就可以，而这些知识我们在前面已作详细介绍，完全具备基本的对等组建能力。

　　1、对等网简介

　　“对等网”也称“工作组网”，那是因为它不像企业专业网络中那样是通过域来控制的，在对等网中没有“域”，只有“工作组”，这一点要首先清楚。

正因如此，我们在后面的具体网络配置中，就没有域的配置，而需配置工作组。

很显然，“工作组”的概念远没有“域”那么广，所以对等网所能随的用户数也是非常有限的。

在对等网络中，计算机的数量通常不会超过20台，所以对等网络相对比较简单。

在对等网络中，对等网上各台计算机的有相同的功能，无主从之分，网上任意节点计算机既可以作为网络服务器，为其它计算机提供资源；也可以作为工作站，以分享其它服务器的资源；任一台计算机均可同时兼作服务器和工作站，也可只作其中之一。

同时，对等网除了共享文件之外，还可以共享打印机，对等网上的打印机可被网络上的任一节点使用，如同使用本地打印机一样方便。

对等网主要有如下特点：

（1）网络用户较少，一般在20台计算机以内，适合人员少，应用网络较多的中小企业；　

（2）网络用户都处于同一区域中；

　　（3）对于网络来说，网络安全不是最重要的问题。

　　它的主要优点有：

网络成本低、网络配置和维护简单。

　　它的缺点也相当明显的，主要有：

网络性能较低、数据保密性差、文件管理分散、计算机资源占用大。

　2、对等网结构

　　虽然对等网结构比较简单，但根据具体的应用环境和需求，对等网也因其规模和传输介质类型的不同，其实现的方式也有多种，下面分别介绍：

（1）两台机的对等网

　　这种对等网的组建方式比较多，在传输介质方面既可以采用双绞线，也可以使用同轴电缆，还可采用串、并行电缆。

所需网络设备只需相应的网线或电缆和网卡，如果采用串、并行电缆还可省去网卡的投资，直接用串、并行电缆连接两台机即可，显然这是一种最廉价的对等网组建方式。

这种方式中的“串／并行电缆”俗称“零调制解调器”，所以这种方式也称为“远程通信”领域。

但这种采用串、并行电缆连接的网络的传输速率非常低，并且串、并行电缆制作比较麻烦，在网卡如此便宜的今天这种对等网连接方式比较少用。

（2）三台机的对等网

　　如果网络所连接的计算机不是2台，而是3台，则此时就不能采用串、并行电缆连接了，而必须采用双绞线或同轴电缆作为传输介质，而且网卡是不能少的。

如果是采用双绞线作为传输介质，根据网络结构的不同又可有两种方式：

（1）一种是采用双网卡网桥方式，就是在其中一台计算机上安装两块网卡，另外两对路机各安装一块网卡，然后用双绞线连接起来，再进行有关的系统配置即可。

（2）添加一个集线器作为集结线设备，组建一个星形对等网，三台机都直接与集线器相连。

从这种方式的特点来看，虽然可以省下一块网卡，但需要购买一个集线器，网络成本会较前一种高些，但性能要好许多。

　　如果采用同轴电缆作为传输介质，则不需要购买集线器了，只需把三台机用同轴电缆网线直接串连即可。

虽然也只需3块网卡，但因同轴电缆较双绞线贵些，所以总的投资与用双绞线差不多。

　　（3）多于3台机的对等网

　　对于多于3台机的对等网组建方式只能有两种：

（a）采用集线设备（集线器或交换机）组成星形网络；（b）用同轴电缆直接串连。

虽然这类对等网也可采用双网卡网桥方式，就是在除了首、尾两台计算机外都采用双网卡配置，但这种方式因要购差不多两倍的网卡，成本较高；且双网卡配置对计算机硬件资源要求较高，所以不可能有人会用这种方式来实现多台计算机的对等网到连。

　　以上介绍是对等网的硬件配置，在软件系统方面，对等网更是非灵活，几乎所有操作系统都可以配置对等网，包括网络专用的操作系统，如WindowsNTServer／2000Server／2003Server，Windows9x／ME／2000Pro／XP等也都可以，早期的DOS系统也可以。

因为对等网类型繁多，所用系统组成也是多种多样，不可能对所有类型的对等网组建方法都一一介绍，下面的实验步骤是描述如何采用双机互联快速组建对等网的方法。

（五）实验步骤

首先将网卡插入计算机中适当的插槽中，并用螺丝将其充分固定，然后将一根交叉双绞线的两个RJ-45头分别插入两个计算机的网卡接口，使两台计算机直接连接起来，中间不使用任何集线设备。

    硬件连接好了，现在开始安装软件。

在每台机器上将各自的网卡驱动程序安装好。

然后安装通信协议，在Windows操作系统中一般提供了NetBEUI、TCP/IP、IPX/SPX兼容协议等3种通信协议，这3种通信协议分别适用于不同的应用环境。

一般情况下，局域网只需安装NetBEUI协议即可，如需要运行联网游戏，则一般要安装IPX/SPX兼容协议。

在“IP地址”选项卡中选中“指定IP地址”，然后填写IP和子网掩码。

在一般的场合下推荐使用“192.168.X.X”Internet保留地址。

只要保证两个地址同属于一个网段即网络地址相同且掩码相同就可以了。

在设置IP地址的时候，最好将两台主机IP地址与网关互换，如主机A的IP为“192.168.1.1”，则主机B的网关“192.168.1.1”，主机B的IP为“192.168.1.2”，主机A的网关为“192.168.1.2”这样可以为以后双机互联和共享上网都带来方便，子网掩码匀为“255.255.255.0”，DNS可以可以省略。

    为了能够共享资源，还需要添加“Microsoft网络用户”和“Microsoft网络的文件和打印共享”两个组件。

最后说一下在设置是需要注意的地方就是两台机器的计算机名应该用不同名字来标识，而它们的工作组名必须是相同的，比如同为“WORKGROUP”，更改后重启即生效。

（六）实验结果

测试结果：

（是否完成实验，遇到什么问题及如何解决的）

（七）实验总结（请务必填写）

1．实验中使用的网线属于哪一类？

有什么特点？

2．如何实现对等网中的文件共享？

（八）实验报告

即：

填写《信息技术学院学生上机实验报告》

实验四常见网络设备的认识与连接

（一）实验目的和要求

1．掌握网络常用设备的种类；

2．掌握简单的设备的连接方法。

（二）实验设备

计算机数台，交换机、路由器等联网设备若干台。

（三）实验内容

1．每组同学观察实验用计算机的组网方式。

2．考察每组机柜中所用网络设备。

（四）实验原理

实验室中的设备分为多个实验组，每组计算机若干台，交换机、路由器、网络安全设备若干台，计算机采用双网卡的配置，一块网卡用于设备的调试，另一块用来进行实验。

所有实验用计算机组成局域网，可访问外网。

（五）实验步骤

1