最新版计算机网络实验报告.docx
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最新版计算机网络实验报告
计算机网络
实验报告
姓名：
廖文静
专业：
数字媒体技术
学号：
班级：
数媒一班
指导老师：
欧鸥
实验一
一、实验要求
深入理解传输时延与传播时延的概念和区别，掌握传输时延和传播时延的计算方法
深入理解排队时延和丢包的概念及其关系。
深入理解分组交换和报文交换各自的工作原理和区别。
深入理解连续ARQ协议使得工作原理，深入理解滑动窗口机制。
二、实验内容
一、传输和传播时延”仿真实验，实验前要分析几组不同的参数，设置好相应的参数，然后通过软件进行模拟实验，并观察、统计不同参数下的传输时延和传播时延，给出分析结论和实验体会
传输时延<传播时延
（1）选定实验参数：
信道长度为：
1000km
信道带宽为：
1Mbps
数据帧大小：
100Bytes
传播速率：
2.8×10^8m/s
（2）当参数设置好以后，点击start按钮，如下图所示：
传输时延>传播时延
（1）选定实验参数：
信道长度为：
100km
信道带宽为：
512kps
数据帧大小：
1KBytes
传播速率：
2.8×10^8m/s
（2）当参数设置好以后，点击start按钮，如下图所示：
在实验1的参数下，其中所需要的传输时延：
传输时延=数据帧长度（b）/信道带宽（b/s）=0.8ms
所需要的传播时延：
传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s）=3.5714ms
传输时延<传播时延
总的时延=传输时延+传播时延=0.8+3.571≈4.371ms
在实验2的参数下，其中所需要的传输时延：
传输时延=数据帧长度（b）/信道带宽（b/s）=15.625ms
所需要的传播时延：
传播时延=信道长度（m）/电磁波传播速率（m/s）=0.357ms
传输时延>传播时延
总的时延=传输时延+传播时延=15.625+0.357≈15.982ms
二、“排队时延和丢包”仿真实验，实验前要分析几组不同的参数，设定好发送速率和传输速率，然后通过软件进行模拟实验，并观察、统计不同参数下的排队时延和丢包的情况，分析其中的原理和呈现的规律性，给出分析结论和实验体会。
发送速率<传输速率
设发送速率为500packet/s，传输速率为1000packet/s，即当发送速率比传输速率小得多时发送分组将被及时传输出去，路由器中不会有数据分组排队，因此也不会产生排队时延。
发送速率>传输速率
设发送速率为500packet/s，传输速率为350packet/s，即当发送速率比传输速率大时，节点中会有数据分组排队，会产生排队时延以及丢包现象。
发送速率=传输速率
短时间内：
经过较长的时间：
结果分析：
发送速率和传输速率之间的关系对于数据包的丢失和排队时延起到重要作用，当发送速率<传输速率时，分组不会有排队时延和丢失；当发送速率=传输速率时，数据包通常不会丢失，但是若发送方发送数据包不是均匀的，发送量突然增大时就会出现丢包现象；当发送速率>传输速率时，分组产生排队时延，队列容量有限，当队列满时，到达的分组就被丢弃。
到达先后次序不同的分组在分组丢弃和排队时延方面的表现也有所不同。
如果有10个分组依次到达一个空队列，那么传输的第一个分组将不会经受任何排队时延，而最后一个分组将经受相对大的排队时延，甚至有可能被丢弃。
三、“分组交换”仿真实验，实验前要分析几组不同的参数，设定好报文长度和分组长度（从1kbB到16kb），可使L1、L2、L3中任一条或者多条链路具有传播时延，然后通过软件进行模拟实验，并观察、统计不同参数下的时延情况，并给出分析结论和实验体会。
不考虑传播时延的情况下：
报文交换：
从传播开始到结束，所用时间为12s
分组交换：
该报文长度为16kb，分组长度为8kb，此时，报文分两个分组发送，实验得到所需时间为8s
该报文长度仍为16kb，而分组长度为4kb，即报文分4段，此时所需时间为6s
考虑传播时延的情况下：
报文交换：
当链路L1有1s传播时延，报文长度为16kb，采用报文交换，所需时间分别为13s
分组交换：
当链路L1有1s传播时延，报文长度为16kb，分组长度为8kb，此时，报文分两个分组发送，所需时间分别为9s
结果分析：
分组交换技术比采用报文交换技术效率高；在采用分组交换技术的情况下，一个报文划分的分组数与传输交换所需时间成反比。
四、“连续ARQ协议”仿真实验，实验前要分析几种不同的情况，通过软件进行模拟实验，并观察、统计不同情况下的窗口滑动、序号变化情况，给出分析结论和实验体会。
出现报文丢失的情况下：
结果分析：
当有应答信号传回时，窗口前进。
若一定时间内未收到应答信号，N个包同时重发。
三、实验体会
通过实验一的学习，我对网络数据传输有了更具体的了解。
我们需要在保证数据完整传输的前提下，提升传输效率。
只有稳定的，高效的传输方式或协议才能适应高速发展的节奏。
实验二
一、实验要求
深入理解流量控制的原理。
观察缓存长度对流量控制的影响。
深入理解CSMA/CD的工作过程。
观察传输时延和传播时延对CSMA/CD工作效率的影响。
学会正确配置和使用IRIS软件的常用功能。
掌握使用IRIS分析各种网络协议的技能，加深对协议格式、协议层次和协议交互的理解。
二、实验内容
一、“流量控制”仿真实验，实验前要分析几组不同的参数，设定好发送文件大小和缓存大小，然后通过软件进行模拟实验，并观察、统计不同参数下的通信交互过程，分析其中的原理和呈现的规律性，给出分析结论和实验体会。
（1）选定实验参数：
文件长度：
16Kbytes
信道带宽为：
2Kbytes
结果分析：
当主机A接收到接收端窗口为0的通知后，会发送一个大小为1比特的分组，该分组
不会被接收端接收，只是试探接收窗口是否为0。
接受窗口不为0则发送数据，否则继续试
探。
2．“CSMA/CD”协议仿真实验，实验前要分析几组不同的参数，设置好传输长度、帧长度和传输速率，然后通过软件进行模拟实验，并观察、统计不同参数下的时延、冲突次数、重发时间等，给出分析结论和实验体会。
链路最长的情况：
信道长度为：
2.5km
信道带宽为：
500bits
传播速率：
10mbps
链路最短的情况
信道长度为：
100m
信道带宽为：
500bits
传播速率：
10mbps
帧最长的情况
信道长度为：
2500m
信道带宽为：
5000bits
传播速率：
10mbps
帧最短的情况
信道长度为：
2500m
信道带宽为：
500bits
传播速率：
10mbps
传输速率最快的情况
信道长度为：
2500m
信道带宽为：
500bits
传播速率：
100mbps
传输速率最慢的情况
信道长度为：
2500m
信道带宽为：
500bits
传播速率：
10mbps
结果分析：
控制过程包含四个处理内容：
侦听、发送、检测、冲突处理
（1）侦听：
通过专门的检测机构，在站点准备发送前先侦听一下总线上是否有数据正在传送（线路是否忙）？
若“忙”则反复进行侦听工作；若“闲”，则发送。
（2）发送：
当确定要发送后，通过发送机构，向总线发送数据。
（3）检测：
数据发送后，也可能发生数据碰撞。
因此，要对数据边发送，边检测，以判断是否冲突了。
（4）冲突处理：
当确认发生数据碰撞后，进入冲突处理程序。
有两种解决方案：
1.若发送失败数小雨某一阈值，则执行退避算法，等待下一次重新发送
2.若失败次数大于某一阈值，则停止尝试，通知上层LLC实体，可能出现网络故障。
三、利用IRISNetworkTrafficAnalyzer协议分析软件进行协议数据的捕捉与分析。
（1）使用ping命令发出测试数据包，利用–l参数，尝试发出不同大小的数据包；
重新开始网络数据包捕获进程，在“命令提示符”窗口中使用“Ping127.0.0.1”命令，停止网络数据包捕获进程，分析捕获的数据包：
使用ARP命令查看本机的ARP缓冲、删除记录、清空缓冲；
分析：
没有结果，没有捕获到ICMP数据包。
产生的原因可能是本计算机里安装的或是自带的某些防火墙的缘故，也可能是由于我们学校使用的校园网的缘故。
但是，本计算机的TCP/IP是正常工作的，只是不能从这个命令中看到结论罢了。
三、实验体会
不同的信道长度和宽度需要就具体情况选定，适当的搭配才能得到最高的效率。
当发生碰撞冲突的时候，我们需要及早的处理，发现的迟缓会让损失变大，重传时间增加，扩大负担。
学会使用Ping命令，可以看到本机的ARP缓冲、删除记录、清空缓冲。
实验三
一、实验要求
深入理解IP网络为了传输一个IP长报文而计算分片的过程。
正确配置和使用IRIS软件的常用功能。
掌握使用IRIS分析各种网络协议的技能。
能深入理解网络层的IP协议，ARP协议，ICMP的工作原理，能够对协议进行较深入的分析，能够理解协议的工作原理和工作方式。
理解ARP欺骗的原理，并能掌握防备的方法
二、实验内容
一、“IP分片”仿真实验，实验前要设定好所需的参数，包括进入的分组长度、分组标识号、最大传输单元（MTU）。
其中，分组长度必须设置在1000~4000B之内，标识号可以任意设置，最大传输单元必须在500~2000B之内。
然后通过软件进行模拟实验。
当选定分组长度必须设置为1000B，标识号可以设置为100，最大传输单元必须为500B时，通过计算可得到所有分组的大小，如下图所示的结果：
当选定分组长度必须设置为2000B，标识号可以设置为100，最大传输单元必须为500B时，通过计算可得到所有分组的大小，如下图所示的结果：
当选定分组长度必须设置为3000B，标识号可以设置为100，最大传输单元必须为2000B时，通过计算可得到所有分组的大小，如下图所示的结果：
结果分析：
以太帧的首部中包含有数据包传送所需要的目的地址以及源地址，当数据需要进行传输时，就要通过以太帧来查找要到达的目的点。
发送方进行IP分组是因为在每个网络中所包含的主机数量往往时很大的，如果每个主机都用主机号来进行标识的话，那每个路由表中的数目就会非常庞大。
当发送端进行IP分组了以后，发送数据时就可以只通过查找路由表中的网络号就可进行数据的传送，当到达目的网络后在进行广播数据就可以传给接收方了。
接收方通过接收到的分片查看以太帧，在重新进行组装拼接就可以了，但是当传输过程中出现丢失现象，将会导致接收方得到的IP分片不完整，组装后的IP地址将会出现错误，从而使发送的数据传输到错误的网络当中而不能到达目的点。
二、分别随机捕捉采用协议ARP、ICMP、TCP、UDP、HTTP的数据包，分析其这些数据包IP分组头部各个字段值的含义。
三、捕捉ARP协议数据，察看其封装情况并说明：
为什么ARP协议要封装在以太祯内而不是封装在IP分组中。
四、测试ping–l参数，系统默认为32个字节。
捕捉并查看32个字节是在封装在哪个包中，IPorICMP？
使用参数-l10000时，捕捉到的IP包，发现data长度为1472，为什么，这个数据从何而来。
使用参数-l100000时，系统提示范围为0——65500。
为什么，65500这个数据从何而来。
当发现data长度为1472时，是因为ping时封装在IP中的，IP规定的头部为20个字节，再加上数据字段的8个字节构成，而ping需要获得MAC地址的值，该值时封装于以太帧中的，最大长度为1500字节，而参数为-l10000超过了允许的最大字节长度，故取=1472字节。
这是因为IP允许的最大长度为2个字节，可容纳2^16的数据，为65536的容量，但由于IP帧的首部加其他数据段共占用了36，故而为0——65500。
五、查找资料弄清楚：
什么是ARP欺骗?
如何应对ARP欺骗？
为什么交换机不受ARP欺骗的影响？
首先应该在传统的网络上加上免疫网络解决方案这种技术，使网络自身具备自主防御的功能，保证所有的攻击流量，冲击波，蠕虫等都被拦截在源头，也就是客户机上，不让有害的数据进入内网中来。
从而实现免疫网络。
（1）它的原理是：
无论交换机在收到主机或者路由器发过来的数据时，都有责任对这些数据进行转发，当它从某个端口收到数据包后，读取数据包中的源MAC地址，从而就得到了此端口和MAC地址的映射表，当它在映射表中还找不到目标MAC地址来确定应该将数据发向哪个端口时，它就会在除源端口之外的其它所有端口进行泛洪（类似广播），这时，因为是泛洪，所以真正的目标主机能够收到这些数据包，也因为交换机在转发数据包的时候，即使ARP缓存表是空的，它也不需要发ARP广播来请求MAC地址，所以也根本不存在ARP欺骗，如果下面继续有其它端口的数据要转发，交换机再使用上面同样的方法，来学习到每个端口对应的MAC地址，就是因为通过这样向其它端口泛洪来学习到端口和MAC地址的映射表，所以交换机从来没有收到过任何关于MAC地址到IP地址的ARP数据包，况且交换机也从来不读取数据包中的IP地址.
（2）主要有以下几点结论：
1.交换机任何时候都不关心IP地址，因为交换机是二层设备，（三层交换机除外，三层交换机就当路由器来对待了）。
2.交换机中的ARP缓存是端口号到MAC地址的映射，与IP地址无关。
3.交换机中的ARP缓存表是通过在转发数据包时读取源端口和源MAC时记录下来的，而不是通过ARP广播去询问的。
4.当交换机的缓存表不能反应出目标MAC和端口的映射时，就会向除源端口外的每个端口发一份（泛洪），以保证真正的目标主机能够收到数据。
5.因为ARP缓存中找不到端口号和MAC地址的映射时，就会泛洪，所以人工地绑定端口和MAC地址只是解决泛洪，让交换机不要因为找不到目标MAC地址而向每个端口都复制数据，这种方法与解决ARP欺骗没有任何关系！
三、实验体会
选择实验值时应注意数据报长度和最大数据传输单元等参数所规定的范围，前者应该大于后者，否则不会发送分片。
交换机与IP地址交集不大，ARP缓存是端口号到MAC地址的映射等等更多关于交换机的知识。
实验四
一、实验要求
掌握ICMP协议的格式和原理；
理解ICMP数据包首部各字段的含义；
理解ICMP协议与IP协议的封装关系；
掌握tracert命令的使用方法和工作原理
掌握route命令的使用，弄清楚路由的结构和路由记录的含义
掌握IP路由的过程，理解IP地址的特点和子网掩码的作用。
二、实验内容
ICMP协议是IP协议的补充，用于IP层的差错报告、拥塞控制、路径控制以及路由器或主机信息的获取。
ICMP与IP协议位于同一个层次（IP层），但ICMP报文是封装在IP数据报的数据部分进行传输的。
该实验项目是一个验证性实验，通过tracert命令的执行，捕捉到相应的数据包，并分析tracert命令是如何利用了ICMP协议来完成对路由的探寻。
开启IRIS监控，执行tracert命令，
输入tracert202.115.128.33，记录下经过的路由器地址，
route命令
路由表由目的网络、网络掩码、度量值、管理距离、出接口（地址）构成。
作用：
路由功能,包括路由表的建立、维护和查找；交换功能：
指在网络之间间发分组数据的过程，涉及到从接收接口收到数据帧，解封装，对数据包做相应处理，根据目的网络查找路由表，决定转发接口，做新的数据链路层封装等过程;隔离广播、指定访问规则，路由器阻止广播的通过。
并且可以设置访问控制列表（ACL）对流量控制;异种网络互连：
支持不同的数据链路协议议，连接异种网络；子网简的速率匹配。
三、实验体会
通过此次验证性的实验，我理解了tracert命令是如何利用了ICMP协议来完成对路由的探寻；明白了路由表由目的网络、网络掩码、度量值、管理距离、出接口（地址）构成。
让我对网络协议的认知再次提升。
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