计算机网络实验报告109074310张杰.docx
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计算机网络实验报告109074310张杰
计算机网络实验报告
专业网络工程
班级网101
学号109074310
姓名张杰
组号三组F
指导教师毛绪纹
安徽工业大学计算机学院
二○一二年十二月
目录
实验总体说明3
实验一以太网帧的构成3
实验三路由信息协议RIP8
实验四传输控制协议TCP10
实验五邮件协议SMTP、POP3、IMAP12
实验六超文本传输协议HTTP14
实验总体说明
1．实验总体目标
配合计算机网络课程的教学，加强学生对计算机网络知识（TCP/IP协议）的深刻理解，培养学生的实际操作能力。
2．实验环境
计算机网络协议仿真实验室：
实验环境：
网络协议仿真教学系统（通用版）一套
开发工具：
VC++
硬件设备：
服务器，中心控制设备，组控设备，PC机若干台
操作系统：
Windows2003服务器版
3．实验总体要求
●按照各项实验内容做实验，记录各种数据包信息，包括操作、观察、记录、分析，通过操作和观察获得直观印象，从获得的数据中分析网络协议的工作原理；
●每项实验均提交实验报告，实验报告的内容可参照实验的具体要求，但总体上应包括以下内容：
实验准备情况，实验记录，实验结果分析，算法描述，程序段，实验过程中遇到的问题以及对思考问题的解答等，实验目的、实验原理、实验步骤不需要写入实验报告中。
实验一以太网帧的构成
实验时间：
_____________成绩：
________________
实验角色：
_____________同组者姓名：
______________________________
练习一：
领略真实的MAC帧
00000000:
FFFFFFFFFFFF8C89A575711006051455..q....U
00000010:
8548D278621347245825000000000000.H襵b.G$X%......
00000020:
00000000000000000000000000000000................
00000030:
000000000000000000000000............
练习二：
理解MAC地址的作用
● 记录实验结果
表1-3实验结果
本机MAC地址
源MAC地址
目的MAC地址
是否收到，为什么
主机B
8C89A5-7570BB
8C89A5-757113
8C89A5-7570C1
是，主机A与主机B接在同一共享模块
主机D
8C89A5-771A47
8C89A5-757113
8C89A5-7570C1
是，主机C与主机D接在同一共享模块
主机E
8C89A5-757110
无
无
否，与主机A、C都不在同一共享模块
主机F
8C89A5-7715F8
无
无
否，与主机A、C都不在同一共享模块
练习三：
编辑并发送MAC广播帧
● 结合练习三的实验结果，简述FFFFFF-FFFFFF作为目的MAC地址的作用。
答：
该地址为广播地址，作用是完成一对多的通信方式，即一个数据帧可发送给同一网段内的所有节点。
练习四：
编辑并发送LLC帧
●实验结果
帧类型
发送序号N（S）
接受序号N（R）
LLC
001F
0
●简述“类型和长度”字段的两种含义
答：
一是如果字段的值小于1518，它就是长度字段，用于定义下面数据字段的长度；二是如果字段的值大于1536，用于定义一个封装在帧中的PDU分组的类型。
思考问题：
1.为什么IEEE802标准将数据链路层分割为MAC子层和LLC子层？
答：
出于厂商们在商业上的激烈竞争，IEEE的802委员会未能形成一个统一的、最佳的局域网标准，而是被迫制定了几个不同标准，如802.4令牌总线网、802.5令牌环网等。
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层，即逻辑链路控制LLC子层和媒体接入控制MAC子层。
与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对LLC子层来说都是透明的。
书本：
P78，图3-14.
2. 为什么以太网有最短帧长度的要求？
答：
传统的以太网是共享性局域网，采用载波侦听多路访问/冲突检测CSMA/CD协议。
最小帧长必须大于整个网络的最大时延位（最大时延时间内可以传输的数据位）。
如果帧长度太小，就可能出现网络上同时有两个帧在传播，就会产生冲突（碰撞）而造成网络无法发送数据。
如果数据帧太长就会出现有的工作长时间不能发送数据，而且可能超出接受端的缓冲区大小，造成缓冲益出。
由于多方面的限制，每个以太网帧都有最小的大小64bytes最大不能超过1518bytes，对于小于或者大于这个限制的以太网帧我们都可以视之为错误的数据帧，一般的以太网转发设备会丢弃这些数据帧。
P79,CSMA/CD协议
试验二网际协议IP
实验时间：
_____________成绩：
________________
实验角色：
_____________同组者姓名：
______________________________
练习一：
编辑并发送IP数据报
●IP在计算校验和时包括那些内容？
答：
IP报文中的首部
●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：
报文数据发生变化。
发生变化的字段有：
“生存时间”和“首部校验和”。
原因：
主机B为路由器，数据包每经过一路由器“生存时间”字段的值会减1，并重新计算校验和。
●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对应于172.16.1.1的接口可以捕获到主机A所发送的报文；主机B对应于172.16.0.1的接口和主机E不能捕获到主机A所发送的报文；原因：
当“生存时间”字段的值减至为0时，路由器将该报文丢弃不进行转发。
练习二：
特殊的IP地址
1．直接广播地址
●记录实验结果：
主机号
收到IP数据报1
主机B的接口1（172.16.1.1）、主机C、主机D
收到IP数据报2
主机B的接口2（172.16.0.1）、主机E、F；主机B的接口1（172.16.1.1）、主机C、主机D（以上三主机因为与主机A同在一个交换模块上）
●结合试验结果，简述直接广播地址的作用。
答：
路由器使用这种地址把一个分组发送到一个特定网络上的所有主机。
所有的主机都会收到具有这种类型目的地址的分组。
2．受限广播地址
●记录实验结果：
主机号
收到主机A发送的IP数据报
主机B的接口1（172.16.1.1）、主机C、主机D
未收到主机A发送的IP数据报
主机B的接口2（172.16.0.1）、主机E、主机F
●结合实验结果，简述受限广播地址的作用。
答：
这个地址用于定义在当前网络上的广播地址。
一个主机若想把报文发送给所有其他主机，就可使用这样的地址作为分组中的目的地址。
但路由器把具有这种类型地址的分组阻挡住，使这样的广播只局限在本地网络。
3．环回地址
●主机F是否收到主机E发送的目的地址为127.0.0.1的IP数据报？
为什么？
答：
主机F没有收到主机E发送的报文，因为使用回环地址时，分组永远不离开这个机器；这个分组就简单地返回到协议软件。
练习三：
IP数据报分片
●将ICMP的报文分片信息填入下表，分析表格内容，理解分片的过程。
字段名称
分片序号1
分片序号2
分片序号3
Identification字段值
63234
63234
Morefragments字段值
1
0
Fragmentoffset字段值
0
776
传输的数据量
768bytes
232bytes
察看主机A、E捕获到的数据，比较两者的差异，体会两次分片过程。
字段名称
分片序号1
分片序号2
分片序号3
Identification字段值
63234
63234
63234
Morefragments字段值
1
1
0
Fragmentoffset字段值
0
776
1552
传输的数据量
768bytes
776bytes
456bytes
分析两次分片过程：
第一次传输的数据长度为1000bytes，而MTU为800，因此需要进行1次分片；第二次传输的数据长度为2000bytes，而MTU为800，因此需要进行2次分片；
Morefragments字段值为1表示之后还有分片；Fragmentoffset字段指明了当前分片包在与其它分片包被重新组装成一个单独数据包时，应该位于数据包的什么位置上。
值为8的整数倍。
在本实验中，MTU为800，因此传输的数据量最大为800-20（IP首部长度）=780，而780不是8的整数倍，因此分片序号2的Fragmentoffset字段值为776（8的整数倍且最接近780）。
练习四：
子网掩码和路由转发
记录实验结果
是否ping通
主机A——主机B
通
主机C——主机D
通
主机E——主机F
通
●请问什么情况下两主机的子网掩码不同，却可以相互通信？
答：
子网地址（主机地址与子网掩码的AND运算结果）相同，就可以相互通信。
●记录实验结果
是否ping通
为什么
主机A－－主机C
不通
主机A的子网地址为172.16.1.0，而主机C的子网地址为172.16.1.2，二者不在同一网段且无路由器进行转发，因此ping不通。
【思考问题】
1．试说明IP地址与硬件地址的区别。
为什么要使用这两种不同的地址？
答：
IP地址在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。
在网络层以上使用的是IP地址，而链路层及以下使用的是硬件地址。
每个路由器都有IP地址和硬件地址。
使用IP地址与硬件地址，尽管连接在一起的网络的硬件地址体系各不相同，IP层抽象的互连网却屏蔽了下层这些很复杂的但细节，并使我们能够使用统一的、抽象的IP地址进行通信。
2．不同协议的MTU的范围从296到65535。
使用大的MTU有什么好处？
使用小的MTU有什么好处？
答：
使用大的MTU会减少分片数目，实现报文的快速传输；使用小的MTU会减少每次的传输性能的要求。
3．IP数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据。
这样做的最大好处是什么？
坏处是什么？
答：
IP数据报对传输的数据不做检验，这样做的最大好处是可以减少IP数据报的处理复杂度，提高数据报的处理速度。
坏处是，这样做实际上把检验的任务交给了上层协议，增加了上层协议的复杂性。
实验三路由信息协议RIP
实验时间：
_____________成绩：
________________
实验角色：
_____________同组者姓名：
______________________________
练习一：
静态路由与路由表
●路由表由哪几项组成？
答：
网络目标、网络掩码、网络地址、接口、跃点数。
●主机A的默认网关在本次练习中起到什么作用？
答：
用于向其他IP网络转发IP数据报的IP地址
●记录并分析实验结果，简述为什么会产生这样的结果？
是否ping通
原因
主机A——主机B
（192.168.0.2）
通
默认网关是主机B的物理接口地址，而目标地址为主机B的另一个物理接口地址
主机A——主机C
不通
主机B没有路由器转发功能
●记录并分析实验结果，简述为什么会产生这样的结果？
是否ping通
原因
主机A——主机B
（192.168.0.2）
通
默认网关是主机B的物理接口地址，而目标地址为主机B的另一个物理接口地址
主机A——主机E
（192.168.0.1）
不通
主机B没有路由器转换功能
主机A——主机E
（172.16.1.1）
不通
主机B没有路由器转换功能
●记录并分析实验结果，简述手工添加静态路由在此次通信中所起的作用。
是否ping通
原因
主机A——主机B
（192.168.0.2）
通
默认网关是主机B的物理接口地址，而目标地址为主机B的另一个物理接口地址
主机A——主机E
（192.168.0.1）
通
主机B具有路由转发的功能，并且目标网络在主机B的路由条目中
主机A——主机E
（172.16.1.1）
通
主机B具有路由转发的功能，并且目标网络在主机B的路由条目中
●简述静态路由的特点以及路由表在路由期间所起到的作用。
答：
静态路由是一种特殊的路由，有网络管理员采用手工方法在路由器中配置而成这
种方法适合在规模较小、路由表也相对简单的网络中使用。
它比较简单，容易实现；可以精确控制路由选择，改进网络的性能；减少路由器的开销，为重要的应用保证带宽。
练习二：
领略动态路由协议RIPv2
●IGMP报文在RIP交互中所起的作用是什么？
答：
RIP通常采用组播的方式，这就要求交换机支持IGMP
●通过以上5步，绘制主机B和主机E的RIP交互图（包括IGMP报文）。
答：
加入多播组（发送IGMP组成员报告报文）→路由信息请求（发送RIP请求报文→路由信息应答（发送RIP应答报文）。
练习三：
RIP的计时器
●将“周期公告间隔”设置为0秒可以吗？
为什么操作系统对“周期公告间隔”有时间上
限和时间下限？
上限和下限的作用是什么？
答：
不可以设置为0，对“周期公告间隔”有时间限制是对发送更新报文时机的一种
权衡。
上线是限制更新报文发送过于频繁，增加网络负载；下限是确保路由信息得到及时更新。
●通过协议分析器，比较两个相邻通告报文之间的时间差，是20秒吗？
如果不全是，
为什么？
答：
不完全是，虽然指定的时间为20秒，但工作模式是使用在15到25之间的一个随机数，这是为了避免出现任何可能的同步，因而可防止在互联网上由于路由器都同时更新而引起的过载。
●简述“路由过期计时器”的作用是什么？
答：
作用是管理路由的有效性，如果网络出现问题，并且在分配的时间内没有收到更新报文，那么这个路由器就被认为是过期的，而路由的跳数就设置为16，这表示目的端的不可达。
【思考问题】
1．RIP使用UDP，这样做有何优点？
答：
UDP是个非常简单的协议，只有最小的开销，RIP协议不是很关心可靠性，因此使用UDP作为下层协议。
2．条数限制如何缓解RIP的问题？
答：
RIP的问题之一就是缓慢收敛，意思是在互联网上某处发生的变化要传播到互联网的其他部分是很慢的。
解决RIP的这种缺点的放是限制跳数为15.这样可以防止分组在网络中兜圈子，使用RIP的自治系统的直径被限制为15；数值16被认为是无穷大，并表示不可达的网络。
3．试列举RIP的缺点及其相应的补救办法。
答：
RIP协议具有不稳定性，通过触发更新、毒性逆转等机制得以缓解；RIP协议使用广播通信，增大了网络压力，RIPv2通过组播通信机制得以缓解。
实验四传输控制协议TCP
实验时间：
_____________成绩：
________________
实验角色：
_____________同组者姓名：
______________________________
练习一：
察看TCP连接的建立和释放
●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
3733042152
3615118051
3733042133
AcknowledgementNumber
0
3733042133
3615118052
ACK
0
1
0
SYN
0
1
1
●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？
答：
值是1460。
作用是由发送端指定，表明了能在网络上传输的最大的段尺寸。
maximumsegmentsize=MTU–20（IP首部）-20（TCP首部）。
●主机A断开与主机C的TCP连接，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
报文7
SequenceNumber
239613015
1075728486
239613016
1075728487
AcknowledgementNumber
0
239613016
1075723017
239613016
ACK
1
1
1
1
FIN
0
0
0
0
练习二：
利用仿真编辑器编辑并发送TCP数据包
●TCP在计算校验和时包括哪些内容？
答：
协议字段、源IP地址、目的IP地址、TCP数据总长度、TCP首部、TCP数据。
【思考问题】
1．试用具体例子说明为什么在运输连接建立时要使用三次握手。
说明如不这样做可能会出现什么情况。
答：
三次握手解决了连接建立过程中要解决的三个问题：
（1）要使每一方能够确定对方的存在。
（2）要允许双发协商一些参数（如最大报文段长度、最大窗口大小、服务质量等）。
（3）能够对运输实体资源（如缓存大小、连接表中的项目等）进行分配。
三次握手相对于请求应答式的连接建立有以下好处：
假设主机A发出连接请求，但因连接请求报文丢失而未收到确认。
主机A于是再重传一次。
后来受到了确认，建立了连接。
数据传输完毕后，释放连接。
主机A共发送了两个连接请求报文段，其中的第二个到达了主机B。
现在假定出现另一种情况，即主机A发送的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某些网络结点滞留时间太长，以致延误到在这次的连接释放以后才传送到主机B。
本来这是一个已经失效的报文段，但主机B收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是主机A又发出一次新的连接请求。
于是就向主机A发出确认报文段，同意建立连接。
主机A由于并没有要求建立连接，因此不会理睬主机B的确认，也不会向主机B发送数据。
但主机B却以为运输连接就这样建立了，并一直等待主机A发来数据。
主机B的许多资源就这样白白浪费了。
采用三次握手可以防止上述现象的发生。
例如在刚才的情况下，主机A不会向主机B的确认发出确认。
主机B收不到确认，连接就建立不起来了。
2．使用TCP对实时话音数据的传输有没有什么问题？
使用UDP在传送数据文件时会有什么问题？
答：
TCP协议可能导致实时语音通讯的延迟。
使用UDP传出的数据可能导致数据文件乱序。
3．TCP在进行流量控制时是以分组的丢失作为产生拥塞的标志。
有没有不是因拥塞而引起的分组丢失的情况？
如有，请举出三种情况。
答：
有。
前面的报文已发送，而后面的则不可发送；前面的报文已发送并确认，而后面的则可发送未被确认；前面的报文已发送并确认，而后面的则不可发送。
实验五邮件协议SMTP、POP3、IMAP
实验时间：
_____________成绩：
________________
实验角色：
_____________同组者姓名：
______________________________
练习一：
使用Outlook发送电子邮件
●SMTP使用的TCP端口是__25___。
●找出传输用户帐号及密码的数据包，能不能看到用户密码？
答：
能。
●结合Smtp.txt的SMTP传输过程，填写下表。
SMTP连接建立过程
源IP地址
目的IP地址
报文摘要和参数
报文作用
主机A的IP
服务器IP
SYN
发起者发送初始段
服务器IP
主机A的IP
ACKSYN
接收端发送应答段
主机A的IP
服务器IP
ACK
对接收端的确认
邮件传输过程
源IP地址
目的IP地址
报文摘要和参数
报文作用
服务器IP
主机A的IP
220
表示服务就绪
主机A的IP
服务器IP
EHLO
发送端的主机名
服务器IP
主机A的IP
250
请求命令完成
主机A的IP
服务器IP
AUTHLOGIN
与服务器进行身份认证
服务器IP
主机A的IP
334
用base64编码的响应
SMTP连接释放过程
源IP地址
目的IP地址
报文摘要和参数
报文作用
主机A的IP
服务器IP
ACKFIN
客户端发送FIN段
服务器IP
主机A的IP
ACK
服务器端对FIN段的确认
服务器IP
主机A的IP
ACKFIN
服务器端发送FIN段
主机A的IP
服务器IP
ACK
客户端对FIN段的确认
练习二：
使用Outlook接收电子邮件
1、使用POP3协议接收
●POP3使用的TCP端口是__110___。
●找出传输用户帐号及密码的数据包，能不能看到用户密码？
答：
能。
●找到接收邮件内容的报文（对命令RETR响应的报文），察看是否与发送的内容一致？
答：
一致。
2、使用IMAP协议接收
●IMAP使用的TCP端口是__143___。
●找出传输用户帐号及密码的数据包，能不能看到用户密码？
答：
能。
练习三：
使用TCP连接工具和SMTP命令实现邮件发送
4．察看主机B捕获的数据。
●会话分析的过程与练习一的过程相同吗？
答：
练习一中有认证的过程，其他过程相同。
【思考问题】
1.电子邮件系统使用TCP传送邮件。
为什么有时我们会遇到邮件发送失败的情况？
为什么有时对方会收不到我们发送的邮件？
答：
邮件客户端配置错误或邮件服务器关机等都可以导致邮件发送失败；邮件服务器之间互相不信任可导致邮件接收不到。
2．通过实验说明你的电子邮件在网络上传输是安全的吗？
为什么？
如果不安全，你认为实现邮件安全传输的最好的办法是什么？
答：
简单使用SMTP和POP3协议传输邮件可能遭到信息被窃取、篡改等攻击，原因在于SMTP与POP3协议允许明文传送数据。
我们可以使用PGP等技术对邮件进行加密后在进行传输，以保证通信安全。
实验六超文本传输协议HTTP
实验时间：
_____________成绩：
________________
实验角色：
_____________同组者姓名：
______________________________
练习一：
页面访问
●本练习使用HTTP协议的哪种方法？
简述这种方法的作用。
答：
Get方法。
客户要从服务器读取文档时使用。
●根据本练习的报文内容，填写下表。
主机名
JServer.NetLab
URL
http:
//JServer.NetLab/experiment
服务器类型
传输文件类型
Text/html
访问时间
Date:
星期，日月年时:
分:
秒GMT
●参考“会话分析”视图的显示结果，绘制此次访问过程的报文交互图（包括TCP协
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