TCP课程设计.docx

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TCP课程设计

课程设计（大作业）报告

课程名称：

TCP/IP协议课程设计

设计题目：

网络拓扑构建与协议分析

院系：

信息技术学院

专业及班级：

计算机科学与技术x班

设计者：

xxxxxx

学号：

xxxxxxxxxxxxx

指导教师：

xxxxx

设计时间：

xxxxxxx

昆明学院

昆明学院课程设计（大作业）任务书

姓名：

xxxx院（系）：

信息技术学院

专业：

计算机科学与技术学号：

xxxxxxxxxxxx

任务起止日期：

2015.1.5—2015.1.9

课程设计题目：

网络拓扑构建与协议分析

课程设计要求及任务描述：

理解TCP/IP协议族在Internet中的地位和作用，结合具体网络环境，分析网络协议的运行机理，捕捉协议数据包的组成成分，以理解TCP/IP协议是如何管理和组织计算机网络协调运行的。

通过观察TCP/IP的具体细节，掌握常用协议的工作原理和应用机制，分析具体网络环境所采用的主要协议，同时,利用协议分析工具进行具体网络协议的数据采集和分析理解。

1、分析网络拓扑图的结构与组成，观察网络设备在拓扑图中的表示方法，学习根据拓扑图进行网络构建的基本步骤，了解网络组建的过程。

分析网络中可能用到的网络协议，说明其应用目的和实现机理。

2、掌握协议分析工具的安装、配置和基本操作。

利用协议分析工具分析现实中某种网络应用的协议工作过程，通过分析工具捕获网络数据的具体传输，分析该应用在协议栈各层次中数据包的具体内容，从而理解各层协议的作用与协同工作的过程，达到能更加深入掌握网络协议原理的目的。

工作计划及安排：

1、布置任务、讲授设计0.5天

2、总体设计0.5天

3、测试0.5天

4、数据分析2天

5、书写设计报告1天

6、验收、考核0.5天

合计：

5天

指导教师签字

2015年月日

课程设计（大作业）成绩

学号：

xxxxx姓名：

xxxxx指导教师：

xxxxx

课程设计题目：

网络拓扑构建与协议分析

完成情况总结：

本次课程设计由于设计时间比较短，设计的项目比较多，所以在做课程设计的时候感觉到比较吃力。

平时上课也是比较注重一些理论知识，动手能力方面来说相对较弱，因此在课程设计中遇到了不少问题。

比如，在试验设备方面，对一些设备不怎么熟悉，开始的时候会很难下手。

还有在后期的实验中，在使用思科模拟器构建网络模型的时候，一开始甚至不知道该用哪种线去连接设备；在配置路由器，分配拓扑编址的时候不知该如何操作，不过其中的一些问题都在询问老师或同学的情况下决绝了，剩下的问题也在组员的探讨下得以解决。

在本次实验中我主要负责使用《SVI实现VLAN间路由》、《ICMP互连控制报文协议分析》、ARP、RARP两个协议的分析和拓扑图的连接。

我基本完成了设计预定的任务，因此，在本次实验中，我学会了LAN的一些相关知识，比如基本的配置及其端口的分配，还有就是LAN的创建。

并在网络拓扑结构构建完整的情况下，分析网络的层次及各层次可以使用的协议，对拓扑图的功能进行进一步的完善，对拓扑图有了更加深刻的认识。

通过本次实验，让我学到了很多有用的知识，锻炼了我的动手能力，感觉很满意。

并且让我明显发现了自己还有很多的不足，在以后的学习中，一定要努力认真，争取做的更好。

指导教师评语：

成绩：

填表时间：

指导教师签名：

目录

一、题目分析5

第一部分：

网络工程基础及协议分析5

第二部分：

网络构建及协议跟踪5

二、网络工程基础及协议分析5

1.网络工程基础5

2.网络协议分析8

三、网络构建及协议跟踪14

1、网络构建过程及调试结果14

2、协议的选择及作用20

3、协议原理分析及协议间的协调过程分析22

四、总结23

五、参考文献24

一、题目分析

第一部分：

网络工程基础及协议分析

1．在网络工程的实验项目选题中，选择两到三个实验项目，利用网络实验室的现有设备，构建网络拓扑，并完成各实验步骤，按照实验报告的格式进行结果分析及思考。

2．在网络协议分析的选题中，选择一个实验项目，利用协议分析工具进行协议的数据捕获，按照实验报告的格式进行结果分析及思考。

第二部分：

网络构建及协议跟踪

根据所提供的网络拓扑图，利用试验平台进行网络组建，或利用模拟系统构建网络，列出并分析网络中可能用到的网络协议。

1、在设计报告中详细阐述网络拓扑图的分析及构建，调试过程及调试结果、测试结果及分析等内容。

2、设计报告还应阐述该网络中可能用到的网络协议，并对每一协议进行分析，说明其应用目的和实现机理。

注：

网络构建的过程仅需要进行拓扑图的搭建，网络的基本配置，完成基本的连通性要求即可，不需要进行复杂功能的实现，但要求进行协议的选择和分析。

二、网络工程基础及协议分析

1.网络工程基础

实验名称：

使用SVI实现VLAN间路由

实验目的：

利用三层交换机实现VLAN间路由。

预备知识：

交换机转发原理、交换机基本配置、三层交换机路由功能。

实验设备：

三层交换机1台，PC2台。

实验拓扑：

实验原理：

VLAN间的主机通信为不同网段间的通信，需要通过三层设备对数据进行路由转发才能

实现，通过在三层交换机上为各VLAN配置SVI接口，利用三层交换机的路由功能实现VLAN间路由。

实验步骤：

步骤1在三层交换机上创建VLAN。

Switch#configureterminal

Switch（config）#vlan10

Switch（config-vlan）#vlan20

Switch（config-vlan）#exit

步骤2在三层交换机上将端口划分到相应VLAN。

Switch（config）#interfacefastEthernet0/1

Switch（config-if）#switchportaccessvlan10

Switch（config-if）#exit

Switch（config）#interfacefastEthernet0/2

Switch（config-if）#switchportaccessvlan20

Switch（config-if）#exit

步骤3在三层交换机上给VLAN配置IP地址。

Switch（config）#interfacevlan10

Switch（config-if）#ipaddress192.168.10.1255.255.255.0

Switch（config-if）#noshutdown

Switch（config-if）#exit

Switch（config）#interfacevlan20

Switch（config-if）#ipaddress192.168.20.1255.255.255.0

Switch（config-if）#noshutdown

Switch（config-if）#exit

步骤4验证测试。

按拓扑中所示配置PC并连线，从VLAN10中的PC1pingVLAN20中的PC2，结果如

下所示：

C:

\DocumentsandSettings\shil>ping192.168.20.2

Pinging192.168.20.2with32bytesofdata:

Replyfrom192.168.20.2:

bytes=32time<1msTTL=64

Replyfrom192.168.20.2:

bytes=32time<1msTTL=64

Replyfrom192.168.20.2:

bytes=32time<1msTTL=64

Replyfrom192.168.20.2:

bytes=32time<1msTTL=64

Pingstatisticsfor192.168.20.2:

Packets:

Sent=4,Received=4,Lost=0（0%loss）,

Approximateroundtriptimesinmilli-seconds:

Minimum=0ms,Maximum=0ms,Average=0ms

从上述测试结果可以看到通过在三层交换机上配置SVI接口实现了不同VLAN之间的主机通信。

2.网络协议分析

实验名称：

ICMP互连控制报文协议分析

实验目的：

1、了解ICMP协议的功能与应用。

2、掌握常用ICMP报文格式和响应方式及作用。

3、熟悉常见的网络故障。

实验设备：

路由器2台，PC2台。

实验拓扑：

实验内容：

1、学习和掌握ICMP协议的基本作用。

2、掌握ICMP报文的格式。

3、理解ICMP协议与IP协议的封装关系。

4、学会根据各种响应信息进行出错分析的方法。

实验原理：

IP协议是一种不可靠无连接的包传输，当数据包经过多个网络传输后，可能出现错误、

目的主机不响应、包拥塞和包丢失等。

为了处理这些问题，在IP层引入了一个子协议ICMP（InternetControlMessageProtocol）。

该协议是TCP/IP协议集中的一个子协议，属于网络层协议，主要用于在网络设备与网络设备之间传递控制信息，包括报告错误、交换受限控制和状态信息等。

当遇到IP数据无法访问目标、IP路由器无法按当前的传输速率转发数据包等情况时，会自动发送ICMP消息。

ICMP数据报文有两种形式：

差错数据报文和查询数据报文。

ICMP数据报文封装在IP数据报文里传输。

ICMP报文可以被IP协议层、传输层协议（TCP或UDP）和用户进程使用。

ICMP与IP一样，都是不可靠传输，ICMP的信息也可能会丢失。

为了防止ICMP信息无限制的连续发送，对ICMP数据报文传输中问题不能再使用ICMP传输。

实验步骤：

步骤一：

设定实验环境

1、按照实验拓扑连接拓扑。

2、配置主机和路由接口地址，注意，在路由器上只配置接口地址不配置路由。

RA（config）#interfaceFastEthernet0/0

RA（config-if）#ipaddress172.16.1.1255.255.255.0

RA（config）#interfaceFastEthernet0/1

RA（config-if）#ipaddress172.16.2.1255.255.255.0

RB（config）#interfaceFastEthernet0/0

RB（config-if）#ipaddress172.16.2.2255.255.255.0

RB（config）#interfaceFastEthernet0/1

RB（config-if）#ipaddress172.16.3.1255.255.255.0

步骤二：

捕获分析目的端不可达ICMP报文

1、在PC1中开启协议分析软件进行数据包捕获。

2、在PC1中的命令行窗口pingPC2的地址172.16.3.2，如下图所示。

3、PC1中捕获到的目的不可达ICMP报文如下图所示。

上图为目的不可达ICMP报文，从源地址可以看到发送此目的不可达报文由路由器R1发出，因为R1路由查找不到目标网段172.16.3.0的路径，因此丢弃PC1发送的ICMP回显请求，并发送目的不可达ICMP报文。

查看ICMP报头各字段内容。

●类型：

3，表示此报文为目的不可达ICMP报文。

●代码：

1，主机不可达，只能由路由器产生，产生原因为R1路由器不知道目的主机172.16.3.2的路由。

●校验和：

0X2585，校验和字段为ICMP报文和数据部分的校验和数据。

●保留：

0，ICMP目标不可达报文中保留字段全为0。

●数据：

数据部分为被丢弃报文的IP报头的部分。

步骤三：

捕获分析超时ICMP报文

1、在路由器R1和R2上配置静态路由，使得PC1和PC2可以互相通信。

静态路由参开配置如下所示。

R1（config）#iproute172.16.3.0255.255.255.0172.16.2.2

R2（config）#iprout172.16.1.0255.255.255.0172.16.2.1

2、在PC1中开启协议编辑软件，编辑IP包。

如下图所示。

在编辑的IP包中，以太网分装中：

目的物理地址：

通过地址本填入网关172.16.1.1的物理地址。

源物理地址：

通过地址本填入PC1的物理地址。

类型：

0800。

在IP封装中：

版本：

4。

IP头长度（32比特数）：

5，IP头长度为20字节。

服务类型：

00，不使用。

总长度：

60字节，为IP报头加数据部分。

标识：

0000。

标志：

0，允许分片。

分段偏移：

0，无分片。

生存时间：

1，从PC1到达PC2跳数为两跳。

将生存时间定义为1后，在路由器R1会由于生存时间减为0发送超时ICMP报文。

协议类型：

0。

校验和：

IP报头和数据的校验和数据。

发送IP地址：

PC1的IP地址。

目标IP地址：

PC2的IP地址。

3、在PC1上开启协议分析软件进行数据包捕获。

4、在PC1中的协议编辑软件中点击”发送”，发送编辑好的IP数据包。

5、捕获到的超时ICMP报文如下图所示。

从捕获到的超时ICMP报文可以看到，发送报文的源端为路由器R1。

查看ICMP报头。

●类型：

11，说明此报文为ICMP超时报文。

●代码：

0，说明此报文为生存时间到期ICMP报文，当代码为1时，说明此报文为分片IP包未能在规定时间内全部到达目的端的超时报文。

●校验和：

ICMP报头和数据部分的校验和数据。

●保留：

0，保留字段在超时报文中未使用，全0。

●数据：

数据部分为由于超时被报文的部分IP报头。

步骤四：

捕获分析回显请求和应答ICMP报文

1、在PC1中开启协议分析软件进行数据包捕获。

2、在PC1中的命令行窗口中pingPC2的地址172.16.3.2，如下图所示。

3、在PC1中捕获到ICMP回显请求报文如下图所示。

此报文源地址为172.16.1.239，目的地址为172.16.3.2，为PC1发送给PC2的ICMP回显请求报文。

在ICMP回显请求报头中，

●类型：

8，表示此报文为ICMP回显请求报文。

●类型：

0，ICMP回显请求和应答报文类型均为0。

●校验和：

校验和部分为ICMP报头及数据部分的校验数据。

●标识符：

512，帮助确认ICMP回显应答报文，即正对此请求的应答报文中的标识符也为512。

●序列号：

8448，帮助确认ICMP会显应答报文。

●数据：

填充数据。

捕获到的ICMP回显应答报文如下图所示。

此报文的源IP地址为172.16.3.2，目的IP地址为172.16.1.239，为PC2发送给PC1的ICMP回显应答报文。

查看上图中的ICMP报头中

●类型：

0，ICMP回显应答报文类型为0；

●代码：

0，ICMP回显报文代码均为0；

●校验和：

此部分为ICMP报头和数据的校验和数据；

●标识符：

512，与PC1发送ICMP回显请求报文的标识符相同；

●序列号：

8448，与PC1发送的ICMP回显请求报文的标识符相同；

●数据：

填充数据部分。

三、网络构建及协议跟踪

1、网络构建过程及调试结果

实验拓扑图

要求：

在S3550与S2126两台设备创建相应的VLAN。

a）S2126的VLAN2包含F0/3-5端口；

b）S2126的VLAN3包含F0/6-10;

c）S3550的VLAN10包含F0/22

构建过程：

按照上图所示在CiscoPacketTracer连接拓扑图

1、在S3550与S2126两台设备创建相应的VLAN。

首先在S3550上创建VLAN10，并将F0/1接口加入到VLAN10中配置过程：

S3550#configure

S3550（config）#vlan10

S3550（config-vlan）#exit

S3550（config）#interfacefastEthernet0/1

S3550（config-if）#switchportaccessvlan10

然后在S2126上创建VLAN2、VLAN3，并将F0/1、F0/2接口加入到VLAN2、VLAN3中

配置过程：

S2126#configure

S2126（config）#vlan

S2126（config）#vlan2

S2126（config）#vlan3

S2126（config-vlan）#exit

S2126（config）#interfacerangefastEthernet0/1-2

S2126（config-if-range）#switchportaccessvlan200

2、S3550与S2126两台设备利用F0/1与F0/2建立TRUNK链路

首先在S3550的F0/1、F0/2接口设置为Trunk端口

配置过程：

S3550#configure

S3550（config）#interfacerangefastEthernet0/1-2

S3550（config-if-range）#switchportmodetrunk

然后在S2126的F0/1、F0/2接口设置为Trunk端口

配置过程：

S2126#configure

S2126（config）#interfacerangefastEthernet0/1-2

S2126（config-if-range）#switchportmodetrunk

最后将S3550的F0/1接口和S2126的F0/2接口设置为Trunk端口

配置过程：

S3550#configure

S3550（config）#interfacefastEthernet0/1

S3550（config-if）#switchportmodetrunk

S2126#configure

S2126B（config）#interfacefastEthernet0/10

S2126（config-if）#switchportmodetrunk

3、S3550与S2126两台设备之间提供冗余链路

首先S3550启用STP

配置过程：

S3550（config）#spanning-treemodestp

S3550（config）#spanning-tree

然后在S2126启用STP

配置过程：

S2126（config）#spanning-treemodestp

S2126（config）#spanning-tree

4、在RA和RB上配置接口IP地址

首先在RA的VLAN接口配置IP地址

配置过程：

RA（config）#interfacef1/0

RA（config-if）#ipaddress192.168.100.1.1.255.255.255.0

RA（config）#interfacef1/1

RA（config-if）#ipaddress211.168.100.1.255.255.255.0

然后在RB的接口配置IP地址

配置过程：

RB#configure

RB（config）#VLAN1

RB（config-vlan）#exit

RB（config）#VLAN2

RB（config-vlan）#exit

RB（config）#VLAN3

RB（config-vlan）#exit

RB（config）#interfaceVLAN1

RB（config-if）#ipaddress192.168.1.1.255.255.255.0

RB（config）#interfaceVLAN2

RB（config-if）#ipaddress172.16.2.1.255.255.255.0

RB（config）#interfaceVLAN3

RB（config-if）#ipaddress172.16.3.1.255.255.255.0

5、配置三层交换机的路由功能。

将S3550的VLAN10配置为三层端口

配置过程：

S3550（config）#interfaceVLAN10

S3550（config-if）#noswitchport

S3550（config-if）#ipaddress172.16.10.1.255.255.255.0

6、RA和RB配置广域网链路

RA配置广域网链路

Router>

Router>enable

Router#configureterminal

Router（config）#hostnameRA

RA（config）#linevty04

RA（config-line）#login

RA（config-line）#password100

RA（config-line）#exit

RA（config）#enablepassword100

RA（config）#interfacefastEthernet0/0

RA（config-if）#ipaddress192.168.1.1255.255.255.0

RA（config-if）#noshutdown

RA（config-if）#exit

RA（config）#iproute192.168.2.0255.255.255.0192.168.12.2

RA（config）#

RB配置广域网链路

Router>

Router>enable

Router#configureterminal

Router（config）#hostnameRB

RB（config）#linevty04

RB（config-line）#login

RB（config-line）#password100

RB（config-line）#exit

RB（config）#enablepassword100

RB（config）#interfacefastEthernet0/0

RB（config-if）#ipaddress192.168.2.1255.255.255.0

RB（config-if）#noshutdown

RB（config-if）#exit

RB（config-if）#noshutdown

RB（config-if）#exit