计算机网通信实验指导书.docx

1、计算机网通信实验指导书计算机通信网实 验 指 导 书2008年3月前 言计算机网通信是网络工程专业一门重要的专业课，属核心必修课。本课程技术性、系统性和实践性强，涉及到数据通信的相关概念；信源、信道的编码的相关知识；通信协议以及计算机网络的相关概念、网络体系结构及协议的基本原理、局域网相关概念。因此课堂教学应该与实践环节紧密结合。计算机通信网力求在理论教学和实践环节有所突破，使学生学好网络理论知识，对网络体系结构和数据通信的相关知识有一个全面深入的认识，掌握OSI参考模型及各层的功能，了解TCP/IP体系结构，并能在此基础上，通过编程实践和网络命令及常用工具软件的具体操作，提高学生对数据通信知

2、识的掌握及计算机网络的认识，为以后学习TCP/IP协议原理及网络互联技术打下坚实的基础。本实验课程中的网络编程采用WINDOWS操作系统下的VC或其它高级语言作为开发工具，编程实现基于socket的通信。通过本实验，使学生能深刻理解协议实现及相互关系。本实验课程中基于通信网络通信协议的编写以及对信道编码C语言编程实现的实验，加深对数据通信相关知识与技能的掌握和运用。 同时在本门课程中也涉用到常用网络工具与命令使用的实验，加深同学对网络知识的认识，提高学生的动手能力。 目 录实验1串口通信 1实验2差错编码 2实验3数据传输协议设计 3实验4 常用网络命令和一些工具的使用实验 4附录1 Snif

3、fer的使用 5附录2 Windump的使用范例 11附录3网络执法官操作方法 13实验1串口通信一、实验目的 通过对PC机串行口的具体操作，掌握RS232通信协议。同时，通过高级语言编程实现计算机间的数据传输，了解并掌握通信协议的软件实现方法。二、实验内容程序编写类题目：两台电脑通过串口线连接。编写收、发程序，实现两计算机之间的数据（要求数据打包传输）传输。三、实验步骤1问题理解和分析 充分地分析和理解问题本身，弄清要求做什么。2确定解决问题的方法（设计） 主要是找到解决问题的主要思路，是怎么做。在此阶段可考虑系统的功能和模块划分等。3详细设计和编码 确定算法的主要流程，再进行编程。4程序调

4、试和运行。实验2差错编码一、实验目的 通过C/JAVA语言实现海明码的程序设计，掌握信道编码的基本概念、作用以及实现方法。允分理解数据通信中信道编码的意义与具体的实现方法。二、实验内容程序编写类题目问题描述用软件实验通信中差错编码。基本要求（1） 熟练掌握海明码的基本原理。（2） 分别编写函数实现编码、解码的子函数。（3） 对给定的任意先序序列进行编、解码。三、实验步骤1问题理解和分析 充分地分析和理解问题本身，弄清要求做什么。2确定解决问题的方法（设计） 主要是找到解决问题的主要思路，是怎么做。在此阶段可考虑系统的功能和模块划分等。3详细设计和编码 确定算法的主要流程，再进行编程。4程序调试

5、和运行实验3数据传输协议设计一、实验目的 在数据通信与计算机网络中通信协议起着致关重要的作用，本知识点也是该课程的重难点。通过对通信协议理论知识的学习，要求学生对一个简单通信系统，编写一个较完整的通信协议，实现系统的通信任务，以强化学生对通信协议的理解和掌握。二、实验内容程序编写类题目问题描述数据链路层协议实现。 基本要求（1） 学生自己要了解数据链路层流量控制协议的基本原理。（2） 实现停-等流量控制协议。（3） 实现“退回到N 重发”的滑动窗口协议。三、实验步骤1问题理解和分析 充分地分析和理解问题本身，弄清要求做什么。2确定解决问题的方法（设计）主要是找到解决问题的主要思路，是怎么做。在

6、此阶段可考虑系统的功能和模块划分等。3详细设计和编码确定算法的主要流程，再进行编程。4程序调试和运行。实验4 常用网络命令和一些工具的使用实验一、实验目的 通过对计算机网络基本知识的学习，动手操作一些常用的命令、工具，加深对计算机网络的认识与使用。二、实验内容简单操作类题目1. EtherDetect Packet Sniffer的使用，它是一个强大、易用的网络数据包嗅探器。它能够完整地捕捉到所处局域网中所有计算机的上、下行数据包，你也可以保存捕捉到的数据包。此软件可用于本地网络安全、网页设计、局域网管理、网络程序设计.等的辅助工作 。Windump是Windows环境下一款经典的网络协议分析

7、软件，其Unix版本名称为Tcpdump。它可以捕捉网络上两台电脑之间所有的数据包，供网络管理员/入侵分析员做进一步流量分析和入侵检测。在这种监视状态下，任何两台电脑之间都没有秘密可言，所有的流量、所有的数据都逃不过你的眼睛（当然加密的数据不在讨论范畴之内，而且，对数据包分析的结果依赖于你的TCP/IP知识和经验，不同水平的人得出的结果可能会大相径庭）。如果你做过DEBUG或者反汇编，你会发现二者是那么惊人的相似。2.局域网管理软件（网络执法官的使用）局域网上网限制软件,上网监管,网络监控,邮件监控,互联网监控,上网监控,上网管理,网络监控软件,邮件拦截,邮件备份,上网过滤,网页过滤,管理上网

8、,局域网管理,局域网监控,网络监视,邮件监视,上网监视,网络监测,邮件监测,网络检测,邮件检测,限制上网,限制聊天,上网限制,聊天限制,控制上网,网络管理程序,限制QQ,限制MSN,封堵QQ,禁止MSN,电子邮件监控,email监控 3.PING MSCONFIG IPCONFIG GPEDIT WINGATE PROXY等软件的使用方法 比如要知道PING不同的对象代表什么含义4.网上邻居的故障及维护5.网络打印共享的管理及维护三、实验步骤1从网上收集相关命令和软件的说明书、了解其功能及作用。2从网上收集相关命令和软件的使用方法。3下载相关软件、并安装到PC机。4动手使用相关命令及软件。55

9、附录1 Sniffer的使用 附录2 Windump的使用范例 附录3网络执法官操作方法 附录1 Sniffer的使用捕获数据包前的准备工作在默认情况下，sniffer将捕获其接入碰撞域中流经的所有数据包，但在某些场景下，有些数据包可能不是我们所需要的，为了快速定位网络问题所在，有必要对所要捕获的数据包作过滤。Sniffer提供了捕获数据包前的过滤规则的定义，过滤规则包括2、3层地址的定义和几百种协议的定义。定义过滤规则的做法一般如下：1、在主界面选择capturedefinefilter选项。2、definefilteraddress，这是最常用的定义。其中包括MAC地址、ip地址和ipx地

10、址的定义。以定义IP地址过滤为例，见图1。图1比如，现在要捕获地址为10.1.30.100的主机与其他主机通信的信息，在Mode选项卡中，选Include(选Exclude选项，是表示捕获除此地址外所有的数据包)；在station选项中，在任意一栏填上10.1.30.100,另外一栏填上any（any表示所有的IP地址）。这样就完成了地址的定义。注意到Dir.栏的图标：表示，捕获station1收发的数据包；表示，捕获station1发送的数据包；表示，捕获station1收到的数据包。最后，选取将定义的规则保存下来，供以后使用。3、definefilteradvanced，定义希望捕获的相关

11、协议的数据包。如图2。图2比如，想捕获FTP、NETBIOS、DNS、HTTP的数据包，那么说首先打开TCP选项卡，再进一步选协议；还要明确DNS、NETBIOS的数据包有些是属于UDP协议，故需在UDP选项卡做类似TCP选项卡的工作，否则捕获的数据包将不全。如果不选任何协议，则捕获所有协议的数据包。PacketSize选项中，可以定义捕获的包大小，图3，是定义捕获包大小界于64至128bytes的数据包。图34、definefilterbuffer,定义捕获数据包的缓冲区。如图4：图4Buffersize选项卡，将其设为最大40M。Capturebuffer选项卡，将设置缓冲区文件存放的位置

12、。5、最后，需将定义的过滤规则应用于捕获中。如图5：图5点选SelectFilterCapture中选取定义的捕获规则。二、捕获数据包时观察到的信息CaptureStart,启动捕获引擎。sniffer可以实时监控主机、协议、应用程序、不同包类型等的分布情况。如图6：图6Dashboard:可以实时统计每秒钟接收到的包的数量、出错包的数量、丢弃包的数量、广播包的数量、多播包的数量以及带宽的利用率等。HostTable：可以查看通信量最大的前10位主机。Matrix:通过连线，可以形象的看到不同主机之间的通信。ApplicationResponseTime:可以了解到不同主机通信的最小、最大、平

13、均响应时间方面的信息。HistorySamples:可以看到历史数据抽样出来的统计值。Protocoldistribution:可以实时观察到数据流中不同协议的分布情况。Switch:可以获取cisco交换机的状态信息。在捕获过程中，同样可以对想观察的信息定义过滤规则，操作方式类似捕获前的过滤规则。三、捕获数据包后的分析工作要停止sniffer捕获包时，点选CaptureStop或者CaptureStopandDisplay,前者停止捕获包，后者停止捕获包并把捕获的数据包进行解码和显示。如图7：图7Decode:对每个数据包进行解码，可以看到整个包的结构及从链路层到应用层的信息，事实上，sni

14、ffer的使用中大部分的时间都花费在这上面的分析，同时也对使用者在网络的理论及实践经验上提出较高的要求。素质较高的使用者借此工具便可看穿网络问题的结症所在。Expert:这是sniffer提供的专家模式，系统自身根据捕获的数据包从链路层到应用层进行分类并作出诊断。其中diagnoses提出非常有价值的诊断信息。图8，是sniffer侦查到IP地址重叠的例子及相关的解析。图8sniffer同样提供解码后的数据包过滤显示。要对包进行显示过滤需切换到Decode模式。Displaydefinefilter，定义过滤规则。Displayselectfilter,应用过滤规则。显示过滤的使用基本上跟捕获

15、过滤的使用相同。四、sniffer提供的工具应用sniffer除了提供数据包的捕获、解码及诊断外，还提供了一系列的工具，包括包发生器、ping、traceroute、DNSlookup、finger、whois等工具。其中，包发生器比较有特色，将做简单介绍。其他工具在操作系统中也有提供，不做介绍。包发生器提供三种生成数据包的方式：点选，新构一个数据包，包头、包内容及包长由用户直接填写。图9，定义一个广播包，使其连续发送，包的发送延迟位1ms图9点选发送在Decode中所定位的数据包，同时可以在此包的基础上对数据包进行如前述的修改。点选*，发送buffer中所有的数据包，实现数据流的重放。见图1

16、0：图10附录2 Windump的使用范例C:windump windump: listening on DeviceNPF_3B4C19BE-6A7E-4A20-9518-F7CA659886F3这表示windump正在监听我的网卡，网卡的设备名称是：DeviceNPF_3B4C19BE-6A7E-4A20-9518-F7CA659886F3如果你看见屏幕上显示出这个信息，说明你的winpcap驱动已经正常安装，否则请下载并安装正确的驱动。Windump的参数很多，运行windump -h可以看到：Usage: windump -aAdDeflnNOpqRStuvxX -B size -c

17、count -C file_size -F file -i interface -r file -s snaplen -T type -w file -E algo:secret expression 下面我来结合TCP的三步握手来介绍Windump的使用，请接着往下看：D:toolswindump -n windump: listening on DeviceNPF_3B4C19BE-6A7E-4A20-9518-F7CA659886F309:32:30.977290 IP 192.168.0.226.3295 192.168.0.10.80: S 912144276:912144276(0

18、) win 64240 (DF)/第一行 09:32:30.978165 IP 192.168.0.10.80 192.168.0.226.3295: S 2733950406:2733950406(0) ack 912144277 win 8760 (DF)/第二行09:32:30.978191 IP 192.168.0.226.3295 192.168.0.10.80: . ack 1 win 64240 (DF)/第三行 先看第一行。其中09:32:30.977290表示时间；192.168.0.226为源IP地址，端口3295，其实就是我自己的那台电脑；192.168.0.10是目的地

19、址，端口80，我们可以判断这是连接在远程主机的WEB服务上面；S 912144276:912144276(0)表示我的电脑主动发起了一个SYN请求，这是第一步握手，912144276是请求端的初始序列号；win 64240 表示发端通告的窗口大小；mss 1460表示由发端指明的最大报文段长度。这一行所表示的含义是IP地址为192.168.0.226的电脑向IP地址为61.133.136.34的电脑发起一个TCP的连接请求。接下来我们看第二行，时间不说了；源IP地址为192.168.0.10，而目的IP地址变为192.168.0.226；后面是S 2733950406:2733950406(0

20、) ack 912144277，这是第二步握手，2733950406是服务器端所给的初始序列号，ack 912144277是确认序号，是对第一行中客户端发起请求的初始序列号加1。该行表示服务器端接受客户端发起的TCP连接请求，并发出自己的初始序列号。再看第三行，这是三步握手的最后一步，客户端发送ack 1，表示三步握手已经正常结束，下面就可以传送数据了。在这个例子里面，我们使用了-n的参数，表示源地址和目的地址不采用主机名的形式显示而采用IP地址的形式。下面我们再来看看如果三步握手不成功会是怎么样。我先telnet到一台没有开telnet服务的计算机上面：C:Documents and Set

21、tingsAdministratortelnet 192.168.0.10 正在连接到192.168.0.10.不能打开到主机的连接， 在端口 23. 由于目标机器积极拒绝，无法连接。这个时候我们再看windump所抓获的数据包：D:toolswindump -n windump: listening on DeviceNPF_3B4C19BE-6A7E-4A20-9518-F7CA659886F3 10:38:22.006930 arp who-has 192.168.0.10 tell 192.168.0.226/第三行 10:38:22.007150 arp reply 192.168.

22、0.10 is-at 0:60:8:92:e2:d/第四行10:38:22.007158 IP 192.168.0.226.3324 192.168.0.10.23: S 1898244210:1898244210 (0) win 64240 (DF) /第五行10:38:22.007344 IP 192.168.0.10.23 192.168.0.226.3324: R 0:0(0) ack 1898244211 win 0 /第六行10:38:22.478431 IP 192.168.0.226.3324 192.168.0.10.23: S 1898244210:1898244210(0

23、) win 64240 (DF) 10:38:22.478654 IP 192.168.0.10.23 192.168.0.226.3324: R 0:0(0) ack 1 win 0 10:38:22.979156 IP 192.168.0.226.3324 192.168.0.10.23: S 1898244210:1898244210(0) win 64240 (DF)10:38:22.979380 IP 192.168.0.10.23 192.168.0.226.3324: R 0:0(0) ack 1 win 0从第三行中，我们可以看见192.168.0.226因为不知道192.16

24、8.0.10的MAC地址，所以首先发送ARP广播包；在第四行中，192.168.0.10回应192.168.0.226的请求，告诉192.168.0.226它的MAC地址是0:60:8:92:e2:d。第五行中，192.168.0.226向192.168.0.10发起SYN请求，但在第六行中，我们可以看见，因为目标主机拒绝了这一请求，故发送R 0:0(0)的响应，表示不接受192.168.0.226的请求。在接下来的几行中我们看见192.168.0.226连续向192.168.0.10发送SYN请求，但都被目标主机拒绝。附录3网络执法官操作方法一、主要操作流程、安装运行软件软件可以安装在硬盘的

25、任一盘符上（需对安装本软件的目录及系统临时目录有写入权限），建议将本软件运行于Windows2000/xp/2003下，并以Administrator身份启动软件。、软件自动检测到用户并赋予默认权限软件初次运行时，无用户记录，会将所有检测到的网卡作为新用户并赋予默认权限（请参见名词解释“默认权限”）。、管理员根据实际需要修改各用户权限管理员可以在主菜单“用户”“设定权限”中修改用户权限，也可以在主界面“用户列表”的右键菜单中选择“设定权限”修改用户权限。用户权限分为“无限制”、“部分受限制”和“完全限制”。“无限制”用户可在任意时段、以任意IP与网络连接而不会被软件判为非法用户；“部分受限制”

26、用户只能在指定的时段以指定的IP与网络连接，否则即被软件判为非法用户；“完全限制”用户不能与网络连接，只要软件检测到该类用户存在，即将其判为非法用户。对非法用户，软件会自动采用管理员指定的“管理方式”进行管理。注意，软件并不主动识别网络中的交换机、服务器等关键设备，请谨慎操作，以免造成对这些关键设备的错误管理从而造成网络故障。、软件自动对各用户依其权限进行监控管理员设置完用户权限后，会立即生效并自动永久保存。注意，只有企业注册版才可以管理友邻用户（请参见名词解释中的“友邻用户”），并将监控结果（何时上线、何时下线、所用IP、主机名、是否非法等）作永久记录，以备查询。二、辅助操作关于“用户列表”

27、“用户列表”主体为一个列表框，是管理员最常使用的界面。“用户列表”中显示了系统中所有用户，通过双击某用户行，可以调出查看该用户属性的对话框；右键单击某用户行，可以调出设置该用户权限、对其手工管理、发送消息等对话框；如果选取了多个用户，在右键菜单中还会出现“ip-mac绑定”等选项，能快速进行批量操作。“用户列表”各项目默认顺从左到右为：网卡权限及地址、状态、锁定、IP、主机名、上线时间、下线时间、网卡注释，辅以各种图标，以更直观（请参考“用户图示”）。“用户列表”支持排序，单击各项标头，即可对该项进行正向、逆向排序。“网卡注释”初始值为网卡生产厂家名，建议在用户属性中将其改为各用户所在部门的名

28、称，如“品管部张三”，排序后可将同一部门的人集中在一起，方便管理。设置关键主机组点击主菜单的“设置/关键主机组”可以设置关键主机，也可以在用户权限设定对话框中点击“关键主机”按钮来设置关键主机。关键主机最多可设定8组，每组最多可包含18个IP。关键主机的修改即时生效并永久保存。请参考名词解释“关键主机”。设置用户权限点击主菜单的“用户”“设定权限”可以修改某用户权限，也可以在主界面“用户列表”的右键菜单中选择“设定权限”修改用户权限。用户权限的修改即时生效并永久保存，请参考本页上方“主要操作流程”中“、管理员根据实际需要修改各用户权限”。批量IP-MAC绑定注册版本可以一次指定多个用户所使用的

29、IP。在“用户列表”中选择多个用户，然后点击右键，选择右键菜单中的“ip-mac绑定”。此功能与逐个设置各用户限用IP的效果相同，适合于为多个用户快速指定权限。锁定锁定指管理员临时断开用户与关键主机或其它全部主机的连接，请参考名词解释“锁定”。每个用户的锁定状态有三种：未锁定、半锁定（禁止与关键主机连接）、全锁定（禁止与所有主机连接），双击“用户列表”的某行上的“锁定”列，可以快速切换该用户的锁定状态；在右键菜单的“锁定解锁”项中也可以改变用户的锁定状态；如果选择了多个用户，也可以在右键菜单的“锁定解锁”项中批量改变用户锁定状态。手工管理管理员可以临时对某一用户采取一定的管理手段，以限制某一用

30、户或测试软件是否正常。请参考名词解释“手工管理” 。记录查询各用户的上线记录会在数据库中永久保存以供查询。在主界面的“记录查询”子界面中，可以输入各种条件查询并统计，对查询及统计结果还可导出为文本文件。与“用户列表”一样，点击查询结果显示框中的各标头，可以对结果进行各种排序。删除用户某些情况下需要将用户删除掉，可以在“用户列表”的右键菜单中进行操作。对于注册版本，在软件启动时，提供“继续但不扫描”选项，在此状态下可批量删除用户及记录。注意，如果下次再检测到该用户，将会为其赋予默认权限（请参考名词解释“默认权限”）。调整上线检测灵敏度在主菜单的“设置”/“其它设定”中可以上线检测灵敏度，游标向右移为加大。一般情况下，用户开机后的60秒内能被本软件检测到，灵敏度越大，这个时间就越短，但占用的资源就越多。调整下线检测灵敏度在主菜单的“设置”/“其它设定”中可以下线检测灵敏度，游标向右移为加大。一般情况下，用户关机后的120秒内能被本软件检测到，灵敏度越大，这个时间就越短，但占