网络实验报告.docx

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网络实验报告

NJUST

计算机网络实验

赫思奇0710210223

乔宇龙07102102

周建海07102102

2010-6-15

指导教师：

项文波

实验目的

1、掌握计算机网络通信时，数据在传输层、网络层和数据链路层中是如何传输的，各层的协议有哪些，这些协议的语法（即各层的数据和控制信息的格式）、语义（即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答）、同步（即事件实现顺序的详细说明）是如何定义的。

2、在TCP/IP网络应用中，通信的两个进程之间相互作用采用客户/服务器模式时，通信的这两个进程之间如何进行数据传输（包括建立连接、传输数据以及释放链接）。

一、实验原理

1、数据链路层

为了使局域网中的数据链路层不至于过于复杂，应将局域网中的数据链路层划分为两个子层，即：

媒体接入控制或媒体访问控制MAC子层和逻辑链路控制LLC子层，网络的服务访问点SAP则在LLC层与高层的交界面。

如下图：

局域网链路层中有两种不同的数据单元LLCPDU和MAC帧。

高层的协议数据单元传到LLC层，加上适当的首部和尾部，就构成了LLC子层的协议数据单元LLCPDU。

LLCPDU向下传到MAC层时，加上适当的首部尾部，就构成了MAC子层的协议数据单元MAC帧。

如下图：

2、网络层

网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一。

与IP协议配套使用的还有三个协议：

地址解析协议ARP（负责将IP地址转换为硬件地址）、逆地址解析协议RARP（负责将硬件地址转换为IP地址）、因特网控制报文协议ICMP

IP数据报格式如下：

ICMP报文格式如下：

IP地址放在IP地址的首部，硬件地址放在MAC帧首部。

在网络层及以上使用的是IP地址，链路层及收下使用的是硬件地址。

在IP层抽象的互连网上只能看到的是IP数据报。

在具体的物理网络的链路层中我们只能看到MAC帧。

IP地址与硬件地址关系图如下：

3、传输层

TCP段格式如下：

三、实验内容：

实验一使用winpcap网络层收发包实验

目的：

1、了解数据链路层通信的基本方法；2、了解pcap编程方法。

内容：

按图搭建实验环境，将两台PC机通过RJ-45连接电缆相连。

PC1（172.16.1.2）PC2（172.16.1.3）

实验步骤：

1. 下载并安装 WinPcap, 推荐的版本是3.0 

2. 从 http:

//winpcap.polito.it 下载 WinPcap Developer’s Pack 并解压缩 

3. 把 Winpcap Developer’s Pack 中的 Includes 目录添加为新的包含文件目录  添加库 wpcap.lib 和 wsock32.lib  

4.接收包实验，健入对应程序

5．使用ping程序，分析接收包

6．键入发送包程序

7．使用ethrea分析实验结果

注意事项

编译的时候又遇到问题——“无法打开pcap.h”。

解决方法：

1.安装Winpcap驱动。

下载地址：

http:

//www.winpcap.org/install/bin/WinPcap_3_1.exe。

2.将Winpcap的Include，Lib目录添加进VC6.0的环境变量中；

3. 针对每一个项目，先用VC打开项目，然后在"Project->Settings"，标签栏出选择"C/C++"，在"Preprocessor definitions"的输入框里添加"WPCAP"，再选择"Link"，在"Object/library modules"的输入框里添加"wpcap.lib Packet.lib"。

实验内容分析：

1）程序中用到的链路层协议中有如下要求：

1. 接口的地址列表 

2. 接口的掩码列表 （与地址列表一一对应） 

3. 接口的广播地址列表 （与地址列表一一对应） 

4. 目标地址列表 （与地址列表一一对应） 

2）捕获数据包：

pcap_t*pcap_open（constchar*source,intsnaplen,intflags）

只是在捕获数据包的时候前天的程序用的是pcap_loop（），基于pcap_loop（）抓包机制的回调很方便而且在某些情况下是一个不错的选择。

但是，处理回调有些时候不适用——它使得程序更复杂，尤其是在应用程序与多线程或C++类有关的情况下。

3）用于过滤的函数：

Winpcap提供（libpcap也提供）的一个强大特性是过滤引擎（filteringengine）。

它提供了一个非常有效的接收网络流量的方法，并且它通常与Winpcap提供的抓包机制集成在一起。

用于过滤数据包的函数是pcap_complie（）和pcap_setfilter（）。

4）发送数据包

intpcap_sendpacket（pcap_t*p,u_char*buf,intsize）

发送一个原始数据包（rawpacket）到网络上。

p是用来发送数据包的那个接口，buf包含着要发送的数据包的数据（包括各种各样的协议头），size是buf所指的缓冲区的尺寸，也就是要发送的数据包的大小。

MAC循环冗余码校验不必被包含，因为它很容易被计算出来并被网络接口驱动添加。

如果数据包被成功发送，返回0；否则，返回－1。

Winpcap是针对Win32平台上的抓包和网络分析的一个架构。

它包括一个核心态的包过滤器，一个底层的动态链接库（packet.dll）和一个高层的不以来于系统的库（wpcap.dll）。

实验的具体代码分析：

实验贴图以及分析结果：

发包程序运行结果，我们的主机ip号是172.16.1.202

目的主机的ip号是172.16.6.2

发送的内容是一个原始数据包（rawpacket）

如图所示，每次都会进行四次请求和响应。

发包程序运行结果，源主机ip号是172.16.14.3

目的主机的ip号是172.16.1.202

如图中蓝色部分所示，源主机一共向目的主机进行了四次请求，同时目的主机向源主机进行了四次响应。

实验二跨网络数据传输实验

目的：

1、了解IP地址与硬件地址的区别，掌握IP包结构2、理解ICMP包的回送和回送响应消息功能

内容：

1、设计程序，其功能是发送ICMP数据包给指定网段的主机。

2、利用Ethreal截获数据包，分析ICMP包，判断是否成功发送数据包给指定网段主机。

实验步骤：

定义数据结构

（1）定义IP头部的数据结构

typedefstruct_iphdr//定义IP首部

{

unsignedcharh_verlen;//4位首部长度,4位IP版本号

unsignedchartos;//8位服务类型TOS

unsignedshorttotal_len;//16位总长度（字节）

unsignedshortident;//16位标识

unsignedshortfrag_and_flags;//3位标志位

unsignedcharttl;//8位生存时间TTL

unsignedcharproto;//8位协议（TCP,UDP或其他）

unsignedshortchecksum;//16位IP首部校验和

unsignedintsourceIP;//32位源IP地址

unsignedintDestIp;//32位目的IP地址

}IP

（2）定义ICMP头部的数据结构

（3）定义链路层数据包包头的数据结构

typedefstructethdr//以太头结构

{

unsignedchareh_dst[6];

unsignedchareh_src[6];

unsignedshorteh_type;

}ETHDR,*PETHDR;

_HEADER;

填充数据包首部

（1）填充IP首部

icmp.iphdr.h_verlen=（4<<4|sizeof（icmp.iphdr）/sizeof（unsignedlong））;//高四位IP版本号，低四位首部长度

icmp.iphdr.tos=0;

icmp.iphdr.total_len=htons（60）;//htons（sizeof（IP_HEADER）+sizeof（ICMP_HEADER））;//16位总长度（字节）

icmp.iphdr.ident=htons（0x7b3e）;//16位标识

icmp.iphdr.frag_and_flags=0;//3位标志位

icmp.iphdr.ttl=126;//8位生存时间TTL

icmp.iphdr.proto=IPPROTO_ICMP;//8位协议（TCP,UDP或其他）

icmp.iphdr.checksum=0;//16位IP首部校验和

icmp.iphdr.sourceIP=inet_addr（SourceIp）;//32位源IP地址

icmp.iphdr.DestIp=inet_addr（DestIp）;//32位目的IP地址

（2）填充ICMP首部

icmp.ihdr.i_type=8;

icmp.ihdr.i_code=0;

icmp.ihdr.i_cksum=0;

icmp.ihdr.i_id=htons（0x0200）;

icmp.ihdr.i_seq=htons（0x1600）;

（3）填充链路包首部

eth.eh_dst[0]=0x00;//本地路由MAC地址

eth.eh_dst[1]=0x0f;

eth.eh_dst[2]=0xe2;

eth.eh_dst[3]=0x5d;

eth.eh_dst[4]=0x26;

eth.eh_dst[5]=0x74;

eth.eh_src[0]=0x00;//本地主机MAC地址

eth.eh_src[1]=0x1b;

eth.eh_src[2]=0xb9;

eth.eh_src[3]=0x74;

eth.eh_src[4]=0x11;

eth.eh_src[5]=0x50;

eth.eh_type=htons（0x0800）;

（4）填充发送缓冲区

（5）获得网卡实例对象

（6）发送数据包

while

（1）{

if（pcap_sendpacket（adhandle,（unsignedchar*）SendBuf1,datasize+14）!

=0）{

printf（"发送失败.\n"）;

}

Sleep（200）;

}

2、编译并运行程序。

3、用Ethereal抓包并分析数据包注意事项

实验注意事项：

编译的时候又遇到问题——“无法打开pcap.h”。

解决方法：

1.安装Winpcap驱动。

下载地址：

http:

//www.winpcap.org/install/bin/WinPcap_3_1.exe。

2.将Winpcap的Include，Lib目录添加进VC6.0的环境变量中；

3. 针对每一个项目，先用VC打开项目，然后在"Project->Settings"，标签栏出选择"C/C++"，在"Preprocessor definitions"的输入框里添加"WPCAP"，再选择"Link"，在"Object/library modules"的输入框里添加"wpcap.lib Packet.lib"。

实验贴图以及分析结果：

实验是用主机单向向目的主机发送ICMP报文，目的主机只需要发送回复即可。

可以看到发送方式主机172.16.1.202目的主机是172.16.6.2。

通过两个主机的路由可以看出，这是一个跨网发送IP数据报的实验，因此发送是会涉及到路由的转发问题，在源主机发送时，应该填充的MAC地址是路由的MAC地址。

但目的IP地址是目的主机的IP地址。

路由器的MAC地址需要用DOS命令行arp–a这条语句来解析路由地址，获得路由器的IP和MAC地址，这里只用MAC地址。

试验中由于IP包的报头填充不正确，导致数据包不断丢失然后重传。

这在图中是可以看出来的。

实验三传输层网络数据收发

目的：

1、了解IP地址与硬件地址的区别；

2、理解ICMP包的回送和回送响应消息功能；

3、掌握利用Winpcap发送数据包的方法。

内容：

设计程序，其功能是发送ICMP数据包给指定网段的主机。

2、利用Ethreal截获数据包，分析ICMP包，判断是否成功发送数据包给指定网段主机。

实验步骤：

（1）服务器的实现

如前所述，TCP/IP协议的应用一般采用客户/服务器模式，因此在实际应用中，必须有客户和服务器两个进程，并且首先启动服务器。

面向连接的协议（如TCP）的套接字系统调用如图所示：

服务器必须首先启动，直到它执行完accept（）调用，进入等待状态后，方能接收客户请求。

假如客户在此前启动，则connect（）将返回出错代码，连接不成功。

在这个程序中，将两个工程添加到一个工作区。

同时还要链接一个ws2_32.lib的库文件。

服务器端代码如下：

#include"windows.h"

#include"stdio.h"

#defineTRUE1

/*这个程序建立一个套接字，然后开始无限循环；每当它通过循环接收到一个连接，则打印出一个信息。

当连接断开，或接收到终止信息，则此连接结束，程序再接收一个新的连接。

命令行的格式是：

streams*/

main（）

{

intsock,length;

structsockaddr_inserver;

structsockaddrtcpaddr;

intmsgsock;

charbuf[1024];

intrval,len;

/*建立套接字*/

WSADATAWSADAtA;

if（WSAStartup（MAKEWORD（2,2）,&WSADAtA））

{

printf（"WSAStArtupfAiled:

%d\n",GetLastError（））;

return-1;

}

server.sin_family=AF_INET;

server.sin_addr.S_un.S_addr=INADDR_ANY;//=htonl（inaddr_any）;

server.sin_port=htons（5656）;

sock=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）;

if（sock<0）{

perror（"openingstreamsocket"）;

exit

（1）;

}

/*使用任意端口命名套接字*/

if（bind（sock,（structsockaddr*）&server,sizeof（server））<0）{

perror（"bindingstreamsocket"）;

exit

（1）;

}

/*找出指定的端口号并打印出来*/

length=sizeof（server）;

if（getsockname（sock,（structsockaddr*）&server,&length）<0）{

perror（"gettingsocketname"）;

exit

（1）;

}

printf（"socketport#%d\n",ntohs（server.sin_port））;

/*开始接收连接*/

listen（sock,5）;

len=sizeof（structsockaddr）;

do{

msgsock=accept（sock,（structsockaddr*）&tcpaddr,（int*）&len）;

if（msgsock==-1）

perror（"accept"）;

elsedo{

memset（buf,0,sizeof（buf））;

if（（rval=recv（msgsock,buf,1024,0））<0）

{

perror（"readingstreammessage"）;

intk=GetLastError（）;

}

if（rval==0）

printf（"endingconnection\n"）;

else

printf（"-->%s\n",buf）;

}while（rval!

=0）;

closesocket（msgsock）;

}while（TRUE）;

/*因为这个程序已经有了一个无限循环，所以套接字"sock"从来不显式关闭。

然而，当进程被杀死或正常终止时，所有套接字都将自动地被关闭。

*/

exit（0）;

}

（2）客户端实现

#include"windows.h"

#include"stdio.h"

#defineDATA"halfaleague,halfaleague..."

/*这个程序建立套接字，然后与命令行给出的套接字连接；连接结束时，在连接上发送

一个消息，然后关闭套接字。

命令行的格式是：

streamc主机名端口号

端口号要与服务器程序的端口号相同*/

main（intargc,char*argv[]）

{

intsock;

structsockaddr_inserver;

structhostent*hp;

charbuf[1024];

WSADATAWSADAtA;

if（WSAStartup（MAKEWORD（2,2）,&WSADAtA））

{

printf（"WSAStArtupfAiled:

%d\n",GetLastError（））;

return-1;

}

/*建立套接字*/

sock=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）;

if（sock<0）{

perror（"openingstreamsocket"）;

exit

（1）;

}

/*使用命令行中指定的名字连接套接字*/

server.sin_family=AF_INET;

hp=gethostbyname（argv[1]）;

if（hp==0）{

fprintf（stderr,"%s:

unknownhost\n",argv[1]）;

exit

（2）;

}

memcpy（（char*）&server.sin_addr,（char*）hp->h_addr,hp->h_length）;

server.sin_port=htons（5656）;

if（connect（sock,（structsockaddr*）&server,sizeof（server））<0）{

perror（"connectingstreamsocket"）;

exit（3）;

}

while

（1）

{

if（send（sock,DATA,sizeof（DATA）,0）<0）

perror（"sendingonstreamsocket"）;

Sleep（200）;

}

}

（3）运行服务器和客户机，这两个程序是一组自收自发形式的TCP收发程序

实验贴图以及分析结果：

这组C/S程序是自发自收程序，利用的是设置好的5656端口，运行的结果如上所示，这组程序验证了TCP协议的运作机制，运用套接字socket的编程打开一个端口对应的接受客户机所要求的响应。

实验四网络协议分析实验

目的：

1、了解IP地址与硬件地址的区别；

2、理解ICMP包的回送和回送响应消息功能；

3、掌握利用Winpcap发送数据包的方法。

内容：

1、使用Ping命令测试目标主机是否在线。

2、利用Ethreal截获数据包，分析三次握手机制

实验步骤：

（1）Ping命令：

ping

（2）使用Ethreal查看结果：

显示4次reply

（3）实验截图

（4）结果分析

从结果中可以看出，浏览器版本是ipv4，头部长度为20byte，总长度是60byte

操作系统是windows（生存时间128秒）。

协议是因特网控制报文协议ICMP，校验和的校验结果是正确的。

报文来自172.16.2.202（源主机IP），目的IP218.22.21.21。

实验五网络命令的使用

目的：

1、掌握各个网络命令的运行方法；

2、理解网络命令的运行原理；

内容：

1、输入命令。

2、利用Ethreal截获数据包，各个命令的运行结果。

实验步骤：

输入以下命令，观察运行结果：

1.1ARP命令：

arp命令显示和修改地址解析协议使用的“因特网至适配器”地址解析转化表。

arp命令显示HostName变量指定的主机的当前ARP条目。

主机可以由名称或编号指定，它使用因特网点十进制符号。

1.2Ipconfig命令：

该诊断命令显示所有当前的TCP/IP网络配置值。

该命令在运行DHCP系统上的特殊用途，允许用户决定DHCP配置的TCP/IP配置值。

　　更新DHCP配置参数。

该选项只在运行DHCP客户端服务的系统上可用。

要指定适配器名称，请键入使用不带参数的ipconfig命令显示的适配器名称。

　　/release[adapter]

　　发布当前的DHCP配置。

该选项禁用本地系统上的TCP/IP，并只在DHCP客户端上可用。

要指定适配器名称，请键入使用不带参数的ipconfig命令显示的适配器名称。

　　如果没有参数，那么ipconfig实用程序将向用户提供所有当前的TCP/IP配置值，包括IP地址和子网掩码。

该使用程序在运行DHCP的系统上特别有用，允许用户决定由DHCP配置的值。

1.3Nbtstas命令：

该诊断命令使用NBT（TCP/IP上的NetBIOS）显示协议统计和当前TCP/IP连接。

该命令只有在安装了TCP/IP协议之后才可用。

　　nbtstat[-aremotename][-AIPaddress][-c][-n][-R][-r][-S][-s][interval]

　　参数

　　-aremotename

　　使用远程计算机的名称列出其名称表。

　　-AIPaddress

　　使用远程计算机的IP地址并列出名称表。

　　-c

　　给定每个名称的IP地址并列出NetBIOS名称缓存的内容。

　　-n

　　列出本地NetBIOS名称。

“已注册”表