计算机网络清华大学第四版实验报告.docx

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计算机网络清华大学第四版实验报告

理学院

SchoolofScience

计算机网络实验报告

学生姓名：

学生学号：

所在专业：

电子信息科学与技术

所在班级：

实验一

1.7.1综合技巧练习-PacketTracer简介

实验目的

∙研究PacketTracer实时模式

∙研究逻辑工作空间

∙研究PacketTracer的运行

∙连接设备

∙检查设备配置

∙查看标准实验设置

∙设备概述

实验背景

在整个课程中，将采用实际PC、服务器、路由器和交换机组成的标准实验配置来学习网络概念。

此方法提供最广泛的功能和最真实的体验。

由于设备和时间有限，因此还会通过模拟环境来强化这种体验。

本课程使用的模拟程序是PacketTracer。

PacketTracer提供一组丰富的协议、设备和功能，但只有一部分部分功能可以用真正的设备实现。

PacketTracer只是一种辅助补充体验，而不是要取代操作真实设备的体验。

建议您将从PacketTracer网络模型获取的结果与实际设备的行为进行比较。

同时也建议查看PacketTracer中的帮助文件，其中包含大量“MyFirstPTLab（我的首个PacketTracer实验）”、教程，以及使用PacketTracer创建网络模型的优点和局限性等相关信息。

实验任务

任务1：

学习PT界面

步骤1– 逻辑工作空间 

当PacketTracer启动时，将会以实时模式显示网络的逻辑视图。

PT界面的主要部分是逻辑工作空间。

这是一个大区域，用于放置和连接设备。

步骤2– 符号导航 

PT界面的左下部分（黄色条下方）是界面中用于选择设备以及将设备放入逻辑工作空间的部分。

左下部分第一个框中包含代表设备组的符号。

在这些符号上移动鼠标指针时，设备组的名称将显示在中间的文本框中。

当您单击这些符号的其中一个时，组中的特定设备就会显示在右边的框中。

当您指向具体设备时，该设备说明就会显示在以下具体设备的文本框中。

单击每个组，了解可用的各种设备及其符号。

任务2：

了解PT的运行

步骤1- 使用自动连接方式连接设备

单击连接组符号。

特定的连接符号提供可用于连接设备的不同电缆类型。

第一种特定的类型是金色的闪电，用于自动根据设备可用的接口选择连接类型。

当您单击此符号时，鼠标指针的形状就像一个电缆连接器。

要连接两台设备，请依次单击自动连接符号、第一台设备和第二台设备。

使用自动连接符号建立以下连接：

∙将EagleServer连接到R1-ISP路由器。

∙将PC-PT1A连接到S1-Central交换机。

实验例图

步骤2- 使用鼠标指针查看设备配置

将鼠标指针放在逻辑工作空间内的设备上。

在这些符号上移动鼠标指针时，设备配置将显示在文本框中。

1.路由器将显示端口配置信息，包括IP地址、端口状态和MAC地址。

2.服务器将显示IP地址、MAC地址和网关信息。

3.交换机将显示端口配置信息，包括IP地址、MAC地址、端口状态和VLAN成员资格。

4.将显示IP地址、MAC地址和网关信息。

步骤3- 检查设备配置

用鼠标点击逻辑工作空间内的每种设备类型便可查看设备配置。

1.路由器和交换机设备包含三个选项卡，分别是Physical（物理）、Config（配置）和CLI（命令行界面）。

Physical（物理）选项卡显示设备的物理组件，例如模块。

此选项卡还可以添加新模块。

Config（配置）选项卡显示一般配置信息，例如设备名称。

oCLI选项卡让用户使用命令行界面配置设备。

2.服务器和集线器设备包含两个选项卡，分别是Physical（物理）和Config（配置）。

oPhysical（物理）选项卡显示设备的组件，例如端口。

此选项卡还可以添加新模块。

oConfig（配置）选项卡显示一般信息，例如设备名称。

3.PC设备包含三个选项卡，分别是Physical（物理）、Config（配置）和Desktop（桌面）。

oPhysical（物理）选项卡显示设备的组件。

此选项卡还可以添加新模块。

oConfig（配置）选项卡显示设备名称、IP地址、子网掩码、DNS和网关信息。

oDesktop（桌面）选项卡可用于配置IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器、拨号和无线。

使用Desktop（桌面）选项卡还可以访问终端仿真程序、命令提示符和模拟的Web浏览器。

任务3：

查看标准实验设置

步骤1- 设备概述 

标准实验设置包括两台路由器、一台交换机、一台服务器和两台PC，其中每台设备都会预配置设备名称、IP地址、网关和连接等信息。

2.2.4网络表示方式

实验目的

∙学习PT界面

∙找到用于在逻辑工作空间中放置设备符号的主要组件

∙研究可放入逻辑工作空间的设备及其符号

∙放置并连接设备

∙添加设备符号到逻辑工作空间

∙使用自动连接方式连接逻辑工作空间中的设备

实验简介

PacketTracer是一个网络模拟程序，可用于创建模拟网络、配置网络中的设备、测试网络以及研究网络中的通信。

在PacketTracer中创建模拟网络的第一步是将设备放入逻辑工作空间并且连接到一起。

PacketTracer使用的符号与整个课程中使用的符号相同。

请将PT中的图标与符号列表中的符号对应起来。

实验任务

步骤1.逻辑工作空间

当PacketTracer启动时，将会以实时模式显示网络的逻辑视图。

PT界面的主要部分是逻辑工作空间。

这是一个大的空白区域，用于放置和连接设备。

步骤2.设备符号

PT界面的左下部分（黄色条下方）是界面中用于选择设备以及将设备放入逻辑工作空间的部分。

左下部分第一个框中包含代表设备组的符号。

在这些符号上移动鼠标指针时，设备组的名称将显示在中间的文本框中。

当您单击这些符号的其中一个时，组中的特定设备就会显示在右边的框中。

当您指向具体设备时，该设备说明就会显示在以下具体设备的文本框中。

单击每个组，了解可用的各种设备及其符号。

任务2：

添加设备到逻辑工作空间

步骤1.选择并放置设备

要添加设备到逻辑工作空间，请单击特定设备符号，指向逻辑工作空间中要放置该设备的位置（指针形状将变成十字准线），然后单击鼠标。

找到以下设备，并在工作空间中从左到右水平放成一排，各设备间的距离约为一英寸：

∙一台服务器

∙一台2960交换机

∙一台1841路由器

∙一台集线器

∙一部IP电话

∙一台PC

实验例图

步骤2.使用自动连接方式连接设备

单击连接组符号。

特定的连接符号提供可用于连接设备的不同电缆类型。

第一种特定的类型是金色的闪电，用于自动根据设备的可用接口选择连接类型。

当您单击此符号时，鼠标指针的形状就像一个电缆连接器。

要连接两台设备，请依次单击自动连接符号、第一台设备和第二台设备。

从服务器开始，使用自动连接符号将每台设备连接到其右边的设备。

实验例图

步骤3.PacketTracer评分

PacketTracer练习可以配置为对您的工作评分。

要检查您的配置，请单击下面的 CheckResults（检查结果）按钮。

2.4.8在PacketTracer中使用TCP-IP协议和OSI模型

实验目的

∙学习PT如何使用OSI模型和TCP/IP协议。

∙研究数据包的内容和处理

实验简介

在PacketTracer的模拟模式中，可以看到有关数据包及其如何被网络设备处理的详细信息。

常见的TCP/IP协议在PacketTracer中都有建模型，包括DNS、HTTP、TFTP、DHCP、Telnet、TCP、UDP、ICMP和IP。

网络设备如何使用这些协议创建和处理数据包，在PacketTracer中是通过OSI模型表示方法显示的。

协议数据单元简称为PDU，是对传输层的数据段、网络层的数据包和数据链路层中的帧的通用描述。

实验任务

任务1：

学习PT界面

步骤1.查看帮助文件和教程

从下拉菜单中选择 Help（帮助）->Contents（内容）。

将会打开一个网页。

从左边的帧中选择 OperatingModes（操作模式）->SimulationMode（模拟模式）。

如果还不熟悉模拟模式，请阅读相关说明。

步骤2.从实时模式切换到模拟模式

在PT界面右下方的远端可以切换实时模式和模拟模式。

PT始终以实时模式启动，在此模式中，网络协议采用实际时间运行。

不过，PacketTracer的强大功能在于它可以让用户切换到模拟模式来“停止时间”。

在模拟模式中，数据包显示成动画信封，时间由事件驱动，而用户可以逐步查看网络事件。

单击 Simulation（模拟）模式。

任务2：

研究数据包的内容和处理

步骤1.创建数据包并访问PDU信息窗口

单击Web客户端PC。

选择 Desktop（桌面）选项卡。

打开Web浏览器。

在浏览器中输入Web服务器的IP地址192.168.1.254。

单击 Go（转到）将会发出Web服务器请求。

最小化Web客户端配置窗口。

由于时间在模拟模式中是由事件驱动的，所以您必须使用 Capture/Forward（捕获/转发）按钮来显示网络事件。

将会显示两个数据包，其中一个的旁边有眼睛图标。

这表示该数据包在逻辑拓扑中显示为信封。

在 EventList（事件列表）中找到第一个数据包，然后单击 Info（信息）列中的彩色正方形。

步骤2.研究 OSI模型视图中的设备算法

单击事件列表中数据包的Info（信息）正方形（或者单击逻辑拓扑中显示的数据包信封）时，将会打开 PDUInformation（PDU信息）窗口。

OSI模型将组织此窗口。

在我们查看的第一个数据包中，请注意HTTP请求（在第7层）是先后在第4、3、2、1层连续封装的。

如果单击这些层，将会显示设备（本例中为PC）使用的算法。

查看各个层的变化－这将是大部分剩余课程的主题。

步骤3.入站和出站PDU

打开PDUInformation（PDU信息）窗口时，默认显示 OSIModel（OSI模型）视图。

此时单击 OutboundPDUDetails（出站PDU详细数据）选项卡。

向下滚动到此窗口的底部。

您将会看到HTTP（启动这一系列事件的网页请求）在TCP数据段中封装成数据，然后依次封装到IP数据包和以太网帧，最后作为比特在介质中传输。

如果某设备是参与一系列事件的第一台设备，该设备的数据包只有 OutboundPDUDetails（出站PDU详细数据）选项卡；如果是参与一系列事件的最后一台设备，该设备的数据包只有 InboundPDUDetails（入站PDU详细数据）选项卡。

一般而言，您将会看到出站和入站PDU详细数据，从而了解PacketTracer如何为该设备建模的详细信息。

步骤4.数据包跟踪：

数据包流动的动画

第一次运行数据包动画时，实际上是在捕获数据包，就像在协议嗅探器中一样。

因此，Capture/Forward（捕获/转发）按钮意味着一次“捕获”一组事件。

逐步运行网页请求。

请注意，只会显示HTTP相关数据包；而其它协议（如TCP和ARP）也有数据包，但不会显示。

在数据包捕获过程中的任何时间，都可以打开 PDUInformation（PDU信息）窗口。

播放整个动画，直到显示"NoMoreEvents"（没有更多事件）消息。

尝试此数据包跟踪过程-重新播放动画、查看数据包、预测下一步即将发生的事件，然后核实您的预测。

实验二

实验二

7.5.1研究第2层帧头

实验目的

研究网络

运行模拟

实验简介

当IP数据包通过网间时，可封装在许多不同的第2层帧中。

PacketTracer支持以太网、Cisco的私有HDLC、基于PPP的IETF标准以及第2层的帧中继。

当数据包在路由器之间传送时，第2层帧将会解封，而数据包将封装在出站接口的第2层帧中。

本练习将跟踪网间的IP数据包，研究不同的第2层封装。

实验任务

任务1：

研究网络

步骤1.研究路由器之间的链路

PC1通过四个路由器连接到PC2。

这些路由器之间的三条链路各自使用不同的第2层封装。

Cisco1与Cisco2之间的链路使用Cisco的私有HDLC；Cisco2与BrandX之间的链路使用基于PPP的IETF标准，因为BrandX不是Cisco路由器；BrandX与Cisco3之间的链路使用帧中继通过服务提供商网络，以降低成本（与使用专用链路相比）。

步骤2.在实时模式中验证连通性

从PC1的 CommandPrompt（命令提示符） pingPC2的IP地址。

使用命令 ping192.168.5.2。

如果ping超时，请重复该命令直至其成功。

可能需要尝试多次才能覆盖网络。

实验例图

任务2：

运行模拟

步骤1.开始模拟

进入模拟模式。

PC1的PDU是发往PC2的ICMP回应请求。

单击两次Capture/Forward（捕获/转发）按钮直到PDU到达路由器Cisco1。

实验例图

步骤2.研究第2层封装

单击路由器Cisco1上的PDU。

将会打开PDUInformation（PDU信息）窗口。

单击InboundPDUDetails（入站PDU详细数据）选项卡。

入站第2层封装是以太网II，因为帧来自LAN。

单击OutboundPDUDetails（出站PDU详细数据）选项卡。

出站第2层封装是HDLC，因为帧要发送到路由器Cisco2。

再次单击Capture/Forward（捕获/转发）按钮。

重复此过程，因为PDU将沿着通往PC2的路径到达每个路由器。

要注意第2层封装在每一跳的变化。

另请注意，已封装的IP数据包不会改变。

实验例图

9.6.2从集线器到交换机

实验目的

观察集线器的运行

观察交换机的运行

观察交换机的无冲突运行

实验简介

集线器是一种简单的第1层设备，用于连接其它设备。

当集线器的任何端口收到帧时，都会将该帧从所有其它端口转发出去。

交换机在第2层运行，获取每个端口连接的设备的物理地址，并将此信息存储在其地址表中。

如果交换机收到的帧的目的设备物理地址不在其地址表中，它只会将该帧从该设备上打开的端口发送出去。

本练习将会比较集线器的运行与交换机的运行。

如果交换机链路指示灯在从琥珀色变为绿色时出现延迟，请在实时与模拟模式之间切换3或4次，这样可以加速此过程。

任务1：

观察集线器的运行。

步骤1.进入模拟模式。

切换到模拟模式。

步骤2.设置事件列表过滤器。

我们只需要捕获ARP和ICMP事件。

在 EventListFilters（事件列表过滤器）区域，确认只显示ARP和ICMP事件。

步骤3.从PC1PingPC6。

使用 AddSimplePDU（添加简单PDU）（闭合的信封）从PC1发送单一ping到PC6。

单击PC1（源），然后单击PC6（目的）。

EventList（事件列表）中将会显示两个事件：

一个ICMP回应请求和一个ARP请求，用以获取PC6的MAC地址。

单击 Info（信息）列中的彩色框以检查这些事件。

步骤4.逐步运行模拟。

再次单击 Capture/Forward（捕获/转发）按钮，打开数据包以便研究过程中每个步骤的数据包。

注意集线器如何处理广播ARP请求、单播ARP回复、单播ICMP回应请求和应答。

任务2：

观察交换机的运行。

步骤1.清除模拟。

使用 Delete（删除）按钮删除场景0，以清除模拟。

步骤2.从PC7PingPC12。

使用 AddSimplePDU（添加简单PDU）（闭合的信封）从PC7发送单一ping到PC12。

单击PC7（源），然后单击PC12（目的）。

EventList（事件列表）中将会显示两个事件：

一个ICMP回应请求和一个ARP请求，用以获取PC12的MAC地址。

单击 Info（信息）列中的彩色框以检查这些事件。

步骤3.逐步运行模拟。

再次单击 Capture/Forward（捕获/转发）按钮，打开数据包以便研究过程中每个步骤的数据包。

注意交换机如何处理广播ARP请求、单播ARP回复、单播ICMP回应请求和应答。

任务3：

观察交换机的无冲突运行。

在练习9.4.2中，我们了解到，在使用集线器构建的LAN中，由于冲突，每次只能在PC之间发送一个交换。

我们将通过交换机同时发送三个请求。

步骤1.重置模拟。

单击 ResetSimulation（重置模拟）按钮重置模拟。

步骤2.同时在多台PC之间执行ping。

使用 AddSimplePDU（添加简单PDU）（闭合的信封）从PC8添加单一ping到PC11。

单击PC8（源），然后单击PC11（目的）。

在PC9与PC10执行同样的操作。

EventList（事件列表）中将会再显示四个事件：

两个ICMP回应请求和两个ARP请求，用以获取PC11和PC10的MAC地址。

单击Info（信息）列中的彩色框以检查这些事件。

步骤3.逐步运行模拟。

再次单击 Capture/Forward（捕获/转发）按钮，打开数据包以便研究过程中每个步骤的数据包。

注意交换机如何在不产生冲突的情况下处理流量。

10.2.3使用不同类型的介质连接设备

实验目的

a）检查路由器的配置

b）查看路由器配置

c）记录活动的端口

d）连接设备

e）使用正确类型的介质连接设备

f）验证连通性

实验简介

在实验环境中使用实际设备和实际介质布线时，必须选择正确的介质类型，通过正确的端口连接设备。

在许多情况下，不同的电缆使用相同的连接器类型，很容易出现错误类型的电缆连接到错误端口的情况，可能损坏设备。

在PacketTracer中，您可能会选择不同类型的介质来连接设备，由于连接器相同，您可能会将其插入错误的端口。

本练习代表一种常用的两台路由器实验设置，其中配置了所有设备。

我们将检查设备配置，选择正确的介质类型，连接设备，然后验证连通性。

实验任务

任务1：

检查路由器的配置

步骤1.查看路由器配置。

单击两个路由器，使用Config（配置）选项卡检查配置。

步骤2.记录活动的端口。

路由器有许多接口，但并非所有接口都在使用中。

查看所有路由器接口的配置。

对于每个路由器，要记录端口状态为打开、配置了IP信息的接口，对于串行接口，要记录设置了时钟速度的接口。

任务2：

连接设备

步骤1.使用正确类型的介质连接设备。

交换机和集线器的端口具有交叉功能，可以使用直通铜缆连接PC或路由器到交换机。

使用直通铜缆将Router1的接口FastEthernet0/0连接到交换机的接口FastEthernet0/1，并且将PC1的接口FastEthernet连接到交换机的接口FastEthernet0/2。

PC可以使用交叉铜缆直接连接到路由器。

使用交叉铜缆将Router2的接口FastEthernet0/0连接到PC2的接口FastEthernet。

在PacketTracer中，我们可以单击路由器来查看其配置。

在实验环境中，第一次配置路由器通过控制台端口进行。

控制台端口是使用全反电缆连接到PC的RJ-45端口，该全反电缆一端为RJ-45插头，另一端为9引脚D连接器，连接到PC的串行RS-232端口。

在PacketTracer，此电缆标识为控制台电缆。

使用控制台电缆将PC1的RS-232端口连接到Router1的控制台端口，并且将PC2的RS-232端口连接到Router2的控制台端口。

两个地点之间的专用租用线路包含连接到CSU/DSU或调制解调器等DCE（数据通信设备）的DTE（数据终端设备），例如路由器。

DCE连接到服务提供商的本地回路。

DCE为同步串行通信提供时钟信号。

在实验环境或PacketTracer中，使用串行交叉电缆来模拟这种连接。

一个路由器配置为在其串行接口提供时钟信号，而电缆的DCE端连接到该接口。

我们将Router1的接口Serial0/0/0（已配置为提供时钟信号）连接到Router2的接口Serial0/0/0。

选择串行DCE电缆。

您单击的第一台设备将会连接到电缆的DCE端。

将Router1的接口Serial0/0/0连接到Router2的接口Serial0/0/0。

步骤2.验证连通性

从PC1的Desktop（桌面）打开命令提示符窗口，然后发出命令ping192.168.3.2-PC2的IP地址。

如果ping失败，请检查连接并排除故障，直到ping成功为止。

单击CheckResults（检查结果）按钮检查配置。

实验三

5.6.1综合技巧练习-路由IP数据包

实验目的

a）使用GUI配置路由器界面

b）分析路由表

c）使用GUI配置静态路由。

d）分析IP数据包的路由。

实验简介

在整个课程中，您都将使用标准实验室设置来学习网络概念，此标准实验设置是使用实际的PC、服务器、路由器和交换机创建的。

每章结束时，您在PacketTracer中建立的此拓扑结构都将逐步扩大，而且分析的协议交互的复杂性也会逐步提高。

您已经学习了各种应用协议，例如DNS、HTTP、TFTP、DHCP和Telnet，以及两个传输层协议：

TCP和UDP。

您可能已经注意到，无论涉及的是哪种应用协议和传输协议，在 InboundPDUDetails（入站PDU详细数据）和 OutboundPDUDetails（出站PDU详细数据）视图中，它们都始终封装在IP数据包中。

本练习将研究Internet协议-最主要的Internet网络层协议-在简单的IP路由示例环境中如何运行。

实验任务

任务1：

配置路由器界面

局域网有问题：

PC-PT1A无法与EagleServer通信（这已在实时模式中通过pingEagleServerIP地址192.168.254.254得到确认）。

可能是路由器有问题。

将鼠标指针置于R2-Central路由器上，注意Fa0/0接口（用于连接S1-Central）的状况。

此接口必须有IP地址和子网掩码，并且必须打开才能充当LAN的默认网关。

单击路由器R2-Central，转到 Config（配置）选项卡。

在课程结尾处，您将会学习如何使用