计算机网络实验报告.docx

1、计算机网络实验报告计算机网络实验报告姓 名 学 号 专 业 班 级 指导教师 毛绪纹 2017.12实验2-1 PPP 与 PPPoE 学习实验配置说明该实验主要用于观察PPPoE和PPP的数据封装格式。其中，PC1到ISP1段的链路使用PPPoE，ISP1已经配置为PPPoE服务器。ISP1和ISP2之间的链路使用PPP。实验目的 了解PPP协议的封装格式。 了解PPPoE协议的封装格式。实验步骤任务：观察PPP协议和PPPoE协议的数据封装格式 步骤1：准备工作单击主窗口右下角 Realtime 和 Simulation 模式切换按钮数次，直至交换机指示灯呈绿色 步骤2：建立PPPoE连接

2、单击拓扑图中的 PC1，在弹出窗口中单击 Desktop 选项卡，选择桌面上 的 Command 工具，在其中输入 ipconfig 命令查看 PC1 的 IP 地址信息， PC1 在初始状态下并未配置 IP 地址。选择 PPPoE 拨号工具，在弹出窗口中输入拨号 信息，即用户名（User Name）和密码（Password） ：ISP1 预设了两个用户 名，分别为 user 和 admin，密码与用户名相同。输入拨号信息后单击 Connect 按钮，建立 PPPoE 连接。关闭 PPPoE 拨号窗口，重新打开 Command 工具，输入 ipconfig 命令查 看 PC1 是否获取到 IP

3、 地址。如已获取到 ISP1 预设的地址池范围内的 IP 地 址，则表示 PPPoE 拨号成功。 步骤3：添加并捕获数据包进入 Simulation（模拟）模式。设置 Event List Filters（事件列表过滤器） 只显示 ICMP 事件。 单击 Add Simple PDU（添加简单PDU）按钮，在拓扑图中添加PC1 向 PC2 发送的数据包。单击 Auto Capture/Play（自动捕获/播放）按钮捕获数据。此时 PC1 上出现信封图标，并在信封图标上闪烁“”图标。此时可再 次单击 Auto Capture/Play（自动捕获/播放）按钮停止捕获数据包。 步骤4：观察PPPoE

4、协议封装格式选择事件列表中PC1 到Switch0 或者 Switch0 到 ISP1 的数据包，即事件 列表中的第二或第三个数据包。单击其 Info 项上的色块，在弹出的 PDU 信 息窗口中选择 Inbound PDU Details 选项卡。 步骤5：观察PPP协议的封装格式选择事件列表中 ISP1 到 ISP2 的数据包，即事件列表中第四个数据包。 单击其 Info 项上的色块，在弹出的 PDU 信息窗口中选择 Inbound PDU Details 选项卡。观察 PPP 的封装，将鼠标焦点置于协议某字段内，按住鼠 标左键并上下或左右拖动鼠标可以观察到该字段完整的取值。 思考题：1.A

5、DSL 接入采用 PPPoE 的优点有哪些？答：PPPoE具有较高的性能价格比。实用方便，实际组网方式也很简单，大大降低了网络的复杂程度。2.PPPoE 中，PPP 帧和 Ethernet 帧的封装关系是什么？答：PPPOE的封装层次：IP-PPP-PPPOE-Ethernet.实验2-2以太网帧的封装实验实验目的 观察以太网帧的封装格式。 对比单播以太网帧和广播以太网帧的目标MAC地址。实验步骤（1）任务一：观察单播以太网帧的封装 步骤1：准备工作单击主窗口右下角 Realtime 和 Simulation 模式切换按钮数次，直至交换机指示灯呈绿色。 步骤2：捕获数据包进入 Simulati

6、on（模拟）模式。设置 Event List Filters（事件列表过滤器） 只显示 ICMP 事件。 单击 Add Simple PDU（添加简单 PDU）按钮，在拓扑图中添加 PC0 向 PC2 发送的数据包。 单击 Auto Capture/Play（自动捕获/执行）按钮，捕获数据包。当 PC2 发送的响应包返回 PC0 后通信结束，再次单击 Auto Capture/Play（自动捕 获/执行）按钮，停止数据包的捕获。 步骤3：观察以太网帧的封装格式选择事件列表中第二个数据包（即 PC0 到 Switch0 的数据包），单击其 右端 Info 项中的色块。注意弹出窗口顶端的窗口信息：

7、PDU Information at Device：Switch0，即当前查看的是交换机 Switch0 上的 PDU 信息。在弹出 窗口中选择 Inbound PDU Details 选项卡。 观察其中 Ethernet（以太网）对应的封装格式。 步骤4：观察交换机是否会修改以太网帧各字段取值 选择事件列表中第三个数据包（即 Switch0 到 PC2 的数据包），单击其 右端 Info 项中的色块。注意弹出窗口顶端的窗口信息: PDU Information at Device：PC2，即当前查看的是 PC2 接收到的 PDU 信息。在弹出窗口中选择 Inboud PDU Details

8、选项卡。 仔细观察其中 Ehternet 各字段取值，与步骤 2 中观察的各字段取值进行 对比，哪些字段取值发生了变化？重点观察 DEST MAC 和 SRC MAC。 （2）任务二：观察广播以太网帧的封装 步骤1：捕获数据包单击 Add Complex PDU（添加复杂 PDU）按钮，单击 PC0，在弹出 的对话框中设置参数：Destination IP Address（目标 IP 地址）设置为 255.255.255.255（这是一个广播地址，表示该数据包发送给源站点所在广 播域内的所有站点），Source IP Address（源 IP 地址）设置为 192.168.1.1 （该实验拓扑

9、中预设的 PC0 的 IP 地址）， Sequence Number（序列号）设置 为 1，Size 设置为 0，Simulation Settings（模拟设置）选中 One Shot，其 对应的 Time 设置为 1，然后单击该对话框下方的 Create PDU 按钮，创建数据包单击 Auto Capture/Play（自动捕获/执行）按钮，捕获数据包。 步骤2：观察该广播包的以太网封装选择事件列表中第二个数据包（即 PC0 到 Switch0 的数据包），单击其 右端 Info 项中的色块。在弹出窗口中选择 Inboud PDU Details 选项卡。 观察其 Ethernet 的封装

10、，重点观察其 DEST MAC 字段的取值并进行记 录。结合背景知识中 MAC 地址的类型，思考 DEST MAC 字段取值的含义。思考题 1.任务一中，观察到的以太网帧封装格式中前导码字段的取值是什 么？阐述其在数据帧传输过程中的作用。答：任务一中，前导码字段取值为101010101010； 作用：以太网使用曼彻斯特编码传输数据，其特征是每个码元中间有一次电压的跳变，用于接收方提取同步信号，实现与发送方的时钟同步。2.任务一中，Switch0 在转发数据帧时是否修改其源 MAC 地址和目标 MAC 地址？答：switch0转发给pc2地数据帧中源MAC地址和目标MAC地址并未进行修改。3.交

11、换机接收数据帧后，依据什么判断该数据帧是单播还是广播？或 依据什么判断向哪个目标结点转发？答：交换机工作在数据链路层，依据数据帧中的目标MAC地址的取值判断数据帧是单播还是广播，依据目标MAC地址判断向哪个目标节点转发。实验2-3集线器与交换机的对比实验实验配置说明该实验用到4个拓扑图。其中拓扑图1和拓扑图2是以集线器为中心的共享式以太网；拓扑图3和拓扑图4是以交换机为中心的交换式以太网。其中拓扑图1和拓扑图2主要用于观察集线器的运行及理解冲突域的概念；拓扑图3和拓扑图4主要用于观察交换机的运行及理解交换机隔离冲突域但不隔离广播域的特性。在对应的实验步骤中，我们需要将拓扑图1和拓扑图2使用交叉

12、双绞线连接起来，将拓扑图3和拓扑图4使用交叉双绞线连接起来，从而观察使用集线器和交换机进行以太网扩展时对冲突域和广播域的影响，从而理解两类设备在扩展以太网时的作用和局限性。实验目的 了解集线器和交换机的如何转发数据。 理解冲突域和广播域的概念。 理解集线器和交换机在扩大网络规模中的作用和局限性。实验步骤（1）任务一：观察集线器和交换机的运行 步骤1：准备工作单击主窗口右下角 Realtime 和 Simulation 模式切换按钮数次，直至交换机指示灯呈绿色。在 Realtime（实时模 式）下，当拓扑图中集线器及交换机各端口均呈绿色后，鼠标双击右下角 处事件列表中 Fire 项下的暗红色椭圆

13、图标，至 Last Status 均为 Successful 状态。若单击后 Last Status 不是 Successful，则重新双击该事件对应的暗红色椭圆图标。单击下方 Delete 按钮，删除所有场景。 步骤2：观察集线器对单播包的处理进入 Simulation（模拟模式），设置 Event List Filters（事件列表过滤器）只显示ICMP事件。单击 Add Simple PDU（添加简单 PDU）按钮，添加一个PC0向PC2发送的数据包。单击Auto Capture/Play（自动捕获/播放）按 钮捕获数据，仔细观察数据包发送过程中，集线器向哪些 PC 转发该单播包，以及各

14、 PC 接收到数据包后如何处理该数据包。记录观察结果，以便后续实 验进行对比分析。 步骤3.观察交换机对单播包的处理单击下方 Delete 按钮，删除所有场景。进入 Simulation（模拟模式）， 设置 Event List Filters（事件列表过滤器）只显示 ICMP 事件。 单击 Add Simple PDU（添加简单 PDU）按钮，添加一个 PC6 向 PC8 发送的数据包。单击 Auto Capture/Play（自动捕获/播放）按钮，仔细观察数据包发送 过程中，交换机向哪些 PC 转发该单播包，以及各 PC 接收到数据包后如何 处理该数据包。记录观察结果并与步骤 2 进行对比

15、分析。 步骤4.观察集线器对广播包的处理单击下方 Delete 按钮，删除所有场景。 进入 Simulation（模拟模式），设置 Event List Filters（事件列表过滤器） 只显示 ICMP 事件。 单击 Add Complex PDU（添加复杂 PDU）按钮，单击 PC0，在弹出 的对话框中设置参数：Destination IP Address（目标 IP 地址）设置为 255.255.255.255（这是一个广播地址，表示该数据包发送给源站点所在广 播域内的所有站点），Source IP Address（源 IP 地址）设置为 192.168.1.1 （该实验拓扑中预设的 P

16、C0 的 IP 地址） ，Sequence Number（序列号）设置 为 1，Size 设置为 0，Simulation Settings（模拟设置）选中 One Shot，其 对应的 Time 设置为 1，然后单击该对话框中下方的 Create PDU 按钮，创建数据包。单击 Capture/Forward（捕获/转发）按钮，数据包到达集线器，再次单 击 Capture/Forward（捕获/转发）按钮，集线器向与源站点 PC0 在同一广播域的所有站点转发数据包。 步骤5.观察交换机对广播包的处理单击下方 Delete 按钮，删除所有场景。参照步骤 4 的方法，在 PC6 上 添加一个复杂

17、的 PDU，参数设置与步骤 4 相同（PC6 的预设 IP 地址也是 192.168.1.1）。 单击 Capture/Forward（捕获/转发）按钮，数据包到达交换机，再次单 击 Capture/Forward（捕获/转发）按钮，交换机向与源站点 PC6 在同一广播 域的所有站点转发数据包。仔细观察这一过程中，交换机如何处理广播包， 进而观察以交换机为中心的以太网的广播域的范围。（2）任务二：分别观察以集线器和以交换机为中心的以太网中，多个站点同时发送数据的情况，理解冲突域的概念。 步骤1.观察以集线器为中心的以太网中多个站点同时发送数据的情况单击下方 Delete 按钮，删除所有场景。进

18、入 Simulation（模拟）模式。 设置 Event List Filters（事件列表过滤器）只显示 ICMP 事件。 单击 Add Simple PDU（添加简单 PDU）按钮，在拓扑图 1 中添加 PC0 向 PC2 发送的数据包；再次单击 Add Simple PDU（添加简单 PDU）按钮， 添加 PC1 向 PC3 发送的数据包。 单击 Auto Capture/Play（自动捕获/播放）按钮，在此过程中仔细观察 数据包到达各个结点的情况，集线器及主机对数据包的处理。 注 注： ：设备上出现信封图标表示数据包到达该设备，信封上闪烁“ ” 表示通信成功完成，信封上闪烁“ ” 表示

19、设备丢弃数据包，信封上 出现闪烁的火苗表示数据冲突。 步骤2.观察以交换机为中心的以太网中多个站点同时发送数据的情况单击下方 Delete 按钮，删除所有场景。进入 Simulation（模拟）模式。 设置 Event List Filters（事件列表过滤器）只显示 ICMP 事件。 单击 Add Simple PDU（添加简单 PDU）按钮，在拓扑图 3 中添加 PC6 向 PC8 发送的数据包；再次单击 Add Simple PDU（添加简单 PDU）按钮， 添加 PC7 向 PC9 发送的数据包。 单击 Auto Capture/Play（自动捕获/播放）按钮，在此过程中仔细观察 数据

20、包到达各个结点的情况，交换机及主机对数据包的处理。（3）任务三：观察集线器和交换机在扩展以太网覆盖范围的同时，对冲突域和广播域范围的影响 步骤1.观察集线器扩展以太网时对冲突域范围的影响单击下方 Delete 按钮，删除所有场景。单击左下方 Connections（连接） 图标，选中 Copper Cross-Over（交叉线），在拓扑图 1 中单击集线器 1，在 弹出菜单中选中 port4；拖动鼠标，单击集线器 2，在弹出菜单中选中 port2。 至此，我们得到一个由两台集线器互连起来的以太网。进入 Simulation（模拟）模式。设置 Event List Filters（事件列表过滤器

21、） 只显示 ICMP 事件。 单击 Add Simple PDU（添加简单 PDU）按钮，在拓扑图中添加 PC0 向 PC2 发送的数据包；再次单击 Add Simple PDU（添加简单 PDU）按钮，添 加 PC4 向 PC5 发送的数据包。 依次单击 Capture/Forward（捕获/转发）按钮，直至此次通信结束。在 此过程中仔细观察并思考每一步骤数据包是被如何处理的。在这一过程中， 由于延迟的存在，在 PC4 发送的数据到达集线器 1 冲突之前，PC0 发送的 数据包已经到达 PC2，而在 PC2 发送应答包时，与到达集线器 1 的数据冲 突。间隔一定时间后。PC2 重新发送数据包

22、，最终数据到达 PC0。PC4 与 PC5 的情况类似。 步骤2.观察集线器扩展以太网时对广播域范围的影响单击下方 Delete 按钮，删除所有场景。参照任务一中的步骤4的操作方法，在PC0向其所在广播域内所有结点发送广播包。依次单击 Capture/Forward（捕获/转发）按钮，观察广播包的发送范围。 步骤3.观察交换机扩展以太网时对冲突域及广播域的影响单击下方 Delete 按钮，删除所有场景。参照步骤1和步骤 2，观察交换机扩展以太网时对冲突域和广播域范围的影响。思考题 1 集线器在接收到发送给某结点的单播包时是如何转发数据的？交换机又是如何处理单播包的？ 答：集线器是把数据发往全部

23、端口，交换机把数据发往相应端口。 在以集线器/交换机为中心的以太网中，当多个站点同时发送数据时，是否会发生冲突？为什么？ 答：集线器会发生冲突，交换机不会发生冲突。 使用集线器扩大以太网规模时，有没有可能会使以太网的性能下降？ 答：不会。 使用交换机扩大以太网规模时，有没有可能会使以太网的性能下降？为什么答：有可能。使用交换机解决了冲突域的问题，但是交换机并不隔离广播域，使用交换机扩大网络规模的同时也扩大了广播域。这将使以太网中广播包的数量增加，当广播包的数据量达到一定数量时，网络性能下降。2.4 实验四：交换机工作原理实验配置说明该拓扑图用于对交换机工作原理的观察和理解。在数据包的发送过程中

24、，观察交换机地址转发表的变化情况以及其根据地址转发表的不同情况 采用不同的方式处理数据包的过程，从而理解交换机通过逆向自学习建立 地址转发表及其对数据包的转发规则。实验目的 1 理解交换机通过逆向自学习算法建立地址转发表的过程。 2 理解交换机转发数据帧的规则。3 理解交换机的工作原理。实验步骤1任务一：准备工作 步骤 1：拓扑训练 打开该实验对应的练习文件“2-4 交换机工作原理.pka”。若此时交换 机端口指示灯呈橙色，则单击主窗口右下角 Realtime 和 Simulation 模式切 换按钮数次，直至交换机指示灯呈绿色。在 Realtime（实时模式）下，当拓 扑图中交换机各端口均呈

25、绿色后，鼠标双击右下角处事件列表中 Fire 项下 的暗红色椭圆图标，至 Last Status 均为 Successful 状态。若单击后 Last Status 不是 Successful，则重新双击该事件对应的暗红色椭圆图标。单击下方 Delete 按钮，删除所有场景。 步骤 2：删除交换机地址转发表 参照上文给出的删除 Switch1 上地址转发表的操作方法，分别删除 Switch0、Switch1 和 Switch2 上的地址转发表。2任务二：观察交换机的工作原理 步骤 1：查看并记录 PC0 和 PC2 的 MAC 地址 鼠标左键单击 PC0，在弹出窗口中选择Config 选项卡，

26、选择 FastEthernet0，查看并记录其 MAC 地址（图 2-13）。同样的方法，查看并记 录 PC2 的 MAC 地址。 步骤 2：添加 PC0到PC2的数据包进入Simulation（模拟）模式。设置 Event List Filters（事件列表过滤器）只显示 ICMP 事件。单击Add Simple PDU（添加简单 PDU）按钮，在拓扑图中添加 PC0 向 PC2 发送的数据包。 步骤 3：分别查看三台交换机在发送数据前的地址转发表选中拓扑工作区工具条上的 Inspect 工具，鼠标移至拓扑工作区单击 Switch0，在弹出菜单中选择 MAC Table 菜单项，弹出窗口中显

27、示 Switch0 当前的地址转发表，如图 2-14 所示（注：下图仅为说明地址转发表的含义，并不是该步骤的查询结果，实验者需要自行查看并记录结果）。 其中，Mac Adddress 是 PC 的 MAC 地址，Port 是该 PC 与交换机相连 的端口号或者 PC 与通过此端口与该交换机相连的交换机相连，例如，PC4 与 Switch2 相连，Switch2 与 Switch1 相连，Switch1 与 Switch0 的 Fa0/3 相 连，PC4 的 MAC 地址在 Switch0 的地址转发表中将对应 Fa0/3 口。 该步骤重点观察并记录源端主机 PC0 和目标主机 PC2 的 MA

28、C 地址是 否存在于 Switch0 的地址转发表中。 参照上述步骤查看并记录 Switch1 和 Switch2 的地址转发表。 步骤 4：查看 Switch0 的学习和转发过程 单击 Capture/Forward（捕获/前进）按钮一次，在 Switch0 的图标上出 现信封图标后，查看 Switch0 的地址转发表，与步骤 3 的结果进行对比，观 察并记录增加的地址转发表项。查看地址转发表的方法可参照步骤 3。 单击 Capture/Forward（捕获/转发）按钮一次，观察并记录 Switch0 是 如何处理该数据包的（转发，通过特定端口转发；洪泛转发，向所有除接 收端口外的其它端口转

29、发；丢弃，不转发数据）。结合当前状态下 Switch0 的地址转发表，思考为什么 Switch0 如此处理该数据包。 步骤 5：观察 Switch1 和 Switch2 的学习和转发过程 参照步骤 4 的操作方法，分别针对 Switch1 和 Switch2 完成上述操作， 在这个过程中对比Switch1 和Switch2 在接收到数据包前和接收到数据包后地址转发表的变化情况，以及观察其对数据包的处理方式。结合当前状态 下地址转发表，对结果进行思考和分析。 单击下方 Delete 按钮，删除所有场景。 参照上述操作步骤，完成 PC1 向 PC0 发送数据、删除 Switch1 的地址 转发表后

30、 PC1 向 PC0 发送数据的实验操作。思考题 在实验过程中，将观察结果填入下表。转发表栏内填写交换机接收 到数据后 MAC 地址转发表中增加的项，如无增加或该交换机未收到该数据 帧则用横线表示。对数据的处理填写转发、洪泛或丢弃，如交换机未收到 该数据帧则用横线表示。 2 Switch0 收到 PC0 向 PC2 发送的数据帧后，其地址转发表是否有变 化？如有给出增加的条目并解释原因。答：地址转换表增加了一条：00E0.F966.5625 F0/1 Swtich1 收到 PC0 向 PC2 发送的数据帧后，是如何处理的？说明其 如此处理的原因。 答：向除接收端口之外的所有其他端口转发，即洪泛

31、转发。 在删除 Switch1 上的地址转发表前后，PC1 向 PC0 发送数据时 Swtch2 是如何处理的？说明其如此处理的原因。答：向除接收端口之外的所有其他端口转发，即洪泛转发。2.5 实验五：生成树协议（STP）分析实验配置说明在该实验对应的练习文件中包含两个拓扑图，其中拓扑图 1 中关闭了4台交换机的生成树协议，拓扑图2中开启了4台交换机的生成树协议。实验过程中，任务一在拓扑图 1 中完成，任务二和任务三在拓扑图2中完成。拓扑图1和拓扑图2的其它配置完全相同。实验目的 1 理解链路中的环路问题。 2 理解生成树协议的工作原理。实验步骤 1任务一：观察无生成树协议的以太网环路中广播帧的传播 步骤 1：准备工作 打开该实验对应的练习文件“2-5 生成树协议（STP）分析.pka”。若此 时拓扑图 1 中交换机端口指示灯呈橙色，则单击主窗口右下角 Realtime 和 Simulation 模式切换按钮数次，直至交换机指示灯呈绿色。否则，略过此步骤。 步骤 2：在拓扑图 1 中添加广播包 进入 Simulation（模拟）模式。设置 Event List Filters（事件列表过滤器） 只显示 ICMP 事件。 单击 Add Comple