计算机网络专业课程设计方案报告.doc

目 录一课程目和任务3二课程基本内容和规定32.1实验理论32.2实验内容31.惯用网络命令32.互换机与路由器173.网络编程30三课程设计总结体会36一 课程目和任务本课程规定学生在“计算机网络原理”理论学习基本上，验证和加深对计算机网络概念理解。通过本课程实践，培养学生独立思考、综合分析和动手实践能力。通过本课程学习，达到如下目的：(1). 理解计算机网络体系构造和工作原理，掌握惯用网络命令，可以对命令功能进行解释，分析命令执行成果，得到合理有效结论。(2). 掌握Packet Tracer软件操作办法，可以使用该软件模仿组网、配备互换机、路由器，可以按照实验方案实行仿真实验，采集和整顿数据。(3). 具备网络编程能力，可以设计抓包程序获取数据包，结合有关合同对数据包各个字段含义进行分析、解决和解释，获取有效结论。二 课程基本内容和规定2.1 实验理论1.惯用网络命令工作原理及合同2. ARP原理3.ICMP合同及原理4.telnet远程登录原理5.IP报文格式及路由转发6.以太网CSMA/CD合同原理7.透明网桥、以太网互换机8.虚拟局域网VLAN9.路由器作用、静态路由、动态路由10.IP报文格式及IP合同11.Socket网络编程2.2 实验内容1. 惯用网络命令规定在Windows环境下掌握ipconfig,ping,netstat,tracert,arp,telnet进行网络状态监测、跟踪办法。(a).ipconfig ipconfig功能：可用于显示本机所有当前TCP/IP配备设立值，刷新动态主机配备合同（DHCP），以及域名系统设立（DNS）。1.不带参数ipconfig 该命令用于查看适配器IP地址子网掩码等属性图中可以看到以太网适配器IP地址10.136.6.220，其子网掩码255.255.240.02.带参数ipconfig(1).ipconfig/all该命令用于查看适配器IP地址，子网掩码等属性，较不带参数ipconfig多了显示MAC地址，下图可以看到各个组件物理地址，与ipconfig相比较更为详细 (2).ipconfig/renew即重新获取IP地址(3).ipconfig/release该命令用于释放即归还所有适配器IP地址，与不带参数ipconfig相比较，以太网适配器，即网卡IP地址没有显示，阐明已被释放(b)ping ping命令作用用于检查网络与否连通，到某个目地址与否可达，可以协助分析网络故障ping命令原理基于ICMP合同，PING使用了回送祈求与回送回答报文。依照与否收到报文来判断目端口与否可达，依照发送报文个数与接受到回答报文个数来判断链路质量，依照RTT来判断源端与目端之间距离。1.不带参数ping图1是ping环回地址，图2则是一种本网内不存在IP，可以看到图1ping通，而图二祈求超时 2.带参数ping(1).ping t该命令即始终ping某个地址，直到结束为止，在ctrl+c输入前始终不会停止(2).ping a该命令是将地址解析为顾客名，图中Advertisement就是解析出顾客名(3).ping n该命令用于设立发送个数，设立1即发送1个，8即8个(c).netstat netstat命令作用显示网络连接、路由表和网络接口信息，显示当前有哪些网络连接正在工作。可用于检查本机各端口网络连接状况。1.不带参数netstat 该命令用于监控TCP/IP网络，显示活动TCP连接，图中显示了活动中TCP连接，不涉及LISTENING状态连接2.带参数netstat(1).netstat a显示所有连接和侦听端口，所有有效连接信息列表(由于数据过多，只截取了某些)。 (2).netstat s 显示每个合同各项记录(数据诸多，只截取了一某些) (3).netstat e 该命令即显示总量记录，数值上为-s 各个合同总和 (4).netstat r 该命令显示核心路由表(d) .Tracert Tracert命令作用用于查看IP数据包在访问目的时采用途径 Tracert命令原理 从源主机向主机发送一连串IP数据报，其中分装是是无法交付UDP顾客数据报，通过设立数据包生存时间TTL，到路由器时TTL正好为1，接着路由器将TTL变为0，丢弃数据报并向源主机发送ICMP时间超过差错报告报文。当达到目主机时，由于无法交付UDP顾客数据报，目主机向源主机发送ICMP终点不可达差错报告报文。源主机可以从这些差错报文中懂得途径上路由信息。 1.不带参数Tracert 该命令用于查看数据包在访问目的时采用途径，不带参数则默认30个跃点跟踪 2.带参数Tracert (1).Tracert h 控制跃点跟踪个数，设立5个就只显示5个 (2).Tracert d 设立不把地址解析为计算机名，与不带参数Tracert对比可见计算机名没有显示 (e).arp arp命令作用arp命令用于显示和修改ARP使用“IP到物理”地址转换表。arp命令原理每台装有网卡主机中均有一种ARP表，保存着同一网络中IP到MAC之间映射记录。ARP表并不是一成不变，大概每2分钟更新一次，这种纪录称为动态式（Dynamic）记录。尚有一种称为静态记录，也就是表中记录不变，直到TCP/IP合同重启后才会消失。 1.arp命令 (1).arp s与arp -d arp s 用于增长ARP项，arp-d用于删除ARP项目，先增长了138.125.12.14和其相应MAC地址3C-FD-A1-85-34-12，再查询可以查到，再通过-d删除，之后便查不到了 (2).arp a与arp-a-v arp a 用于显示所有ARP项目，arp-a-v则是详细显示（-v会显示无效项目），arp-a后加IP地址则显示IP地址相应ARP项目（如上图） (f).telnet telnet作用顾客可以登录到远地另一台主机上，可以使用目的主机上软、硬件资源，是一种简朴远程终端合同。 telnet原理 使用客户服务器方式。在本地系统运营Telnet客户进程，远地运营服务器进程。 1.telnet IP 即连接这个IP地址，图中连接了127.0.0.1即环回地址，连接成功 2.建立连接后有这些操作 3. sen 即发送字符串，图中发送了456798 4. display 显示操作参数， 5.set与unset图1和图2为协助中某些设立操作，图3图4测试了进行身份验证设立，图三设立了进行身份验证，图四解除了这个设立 6.close关闭连接，关闭了与127.0.0.1连接，再次企图发送数据则显示未连接2. 互换机与路由器安装packet tracer，在packet tracer仿真环境下，熟悉互换机命令、互换机初始化配备；在互换机上实现VLAN配备，规定：创立三个VLAN，给出拓扑，查看VLAN信息 基于Console控制台登录配备路由器，学习路由器配备有关命令；基于packet tracer构建网络环境，分别进行静态路由配备和基于RIP动态路由配备。规定：静态路由配备拓扑中至少4个路由器；RIP动态路由配备中源站和目站之间设立两条跳数不同途径，通过RIP配备后查看选取是哪条途径。 节点涉及主机、路由器、互换机等都要依照个人名字首字母加学号后两位进行命名。规定给出网络设计思路、拓扑构造、配备办法与过程及验证思路与过程。提供截图实验内容：1.在互换机上实现VLAN配备 (1). 建立VLAN思路需要构建三个VLAN，一方面需要用6台主机。用两台互换机，则主机和互换机之间需要直通线缆6根，两个互换机之间需要交叉线缆一根。在HKB11 switch0上，创立三个VLAN，即VLAN 10，VLAN 20，VLAN30，把三个端口分别划给这三个VLAN。HKB11 switch1上也是如此，之后把两个互换机相连(2).拓扑构造 (3).配备过程主机IP地址连接互换机/端口所属VLANHKB11 PC0192.168.1.1HKB11 Switch0 Fa0/1VLAN1HKB11 PC1192.168.1.2HKB11 Switch0 Fa0/2VLAN2HKB11 PC2192.168.1.3HKB11 Switch0 Fa0/3VLAN3HKB11 PC3192.168.1.4HKB11 Switch1 Fa0/1VLAN1HKB11 PC4192.168.1.5HKB11 Switch1 Fa0/2VLAN2HKB11 PC5192.168.1.6HKB11 Switch1 Fa0/3VLAN3 (a).配备主机IP地址，子网掩码以及修改名称(以PC0为例) 将PC0IP地址设为192.168.1.1，子网掩码为255.255.255.0，名称为HKB11 PC0(b).修改互换机名称(以Switch0为例)将Switch0名称设为HKB11 Switch0 (c).设立VLAN 在互换机Switch0中增长了VLAN 10,VLAN 20,VLAN 30,Switch1中同理 (d).把端口划分给这三个VLAN 端口1划分给VLAN1,端口2划分给VLAN2，端口3划分给VLAN3，Switch1中相似操作 (e).设立互换机互连接口 我互换机互连接口均为10号，图中为Switch0设立，1同理， (4).验证构造对的 (a).查看VLAN表 图中为Switch0VLAN表，可以看到三个VLAN中个有一种端口(b).ping命令PC0分别pingPC2,PC3,PC4PC0和PC2在同一种互换机下，ping不通PC0和PC3属于同一种VLAN，ping通PC0和PC4既不属于同一种VLAN，也不在同一种互换机下，ping不通阐明VLAN建立对的 pc2pc3 pc4 2.静态路由设立 (1).建立静态路由思路 一方面依照题目规定需要4个路由器，则需要至少8台主机，4台互换机，8台主机两两一组，分为4组，4组分别处在不同网段下，各自连接一种互换机，之后互换机再连接一种路由器，路由器之间互相连接 (2).拓扑构造 (3).配备过程路由器网段主机1主机2Router0192.168.4.0Pc0 192.168.4.2Pc1 192.168.4.3Router1192.168.5.0Pc2 192.168.5.2Pc3 192.168.5.3Router2192.168.6.0Pc4 192.168.6.2Pc5 192.168.6.3Router3192.168.7.0Pc6 192.168.7.2Pc7 192.168.7.3 (a).配备主机 以PC0为例，IP地址设为192.168.4.2，子网掩码255.255.255.0,默认网关设为192.168.4.1，即其路由器IP地址 (b)配备路由器 一方面关闭路由器电源，然后把WIC-2T拖到图中花圈除再打开电源 然后设立FastEthernet0/0端口，填入IP地址和子网掩码，之后再Port Status处点击On打开连接 然后，设立Serial0/3/0(0/3/1)同理，同样设立IP地址和子网掩码，然后Clock Rate处进行设立，最后Post Status处设立 ps.Router0与Router1之间为192.168.1.0网段，Router1与Router2之间为192.168.2.0网段，Router2与Router3之间为192.168.3.0网段 最后设立下一跳 Router0 Router1 Router2 Router3 (4).验证构造对的(a).ping命令此处由PC0依次pingPC1(192.168.4.3) PC2(192.168.5.2),PC4(192.168.6.2),PC6(192.168.7.2) pc1 pc2 pc4 pc6可见被ping四个主机位于4个不同子网中，均能ping通，可见静态路由建立成功(b).tracert命令来验证对的此处由PC0查看其到PC4，PC6途径 pc4 pc6由途径也可以看到与设立下一跳完全吻合3. RIP动态路由配备(1).动态路由思路一种端口到另一种端口有两条跳数不同途径，则最简朴构造为三角构造，即需要三个路由器两两互连，再各自连上一台主机(2).拓扑构造(3).配备过程 路由器网段主机Router0192.168.4.0PC0 192.168.4.2Router1192.168.5.0PC1 192.168.5.2Router2192.168.6.0PC2 192.168.6.2 (a).配备主机(以主机PC0为例) 设立IP地址为192.168.4.2，子网掩码255.255.255.0，默认网关192.168.4.1 (b).配备路由器 一方面同样关闭电源将WIC-2T拖入黑圈处，再打开电源 然后配备FastEthernet0/0端口，IP为192.168.4.1，子网掩码255.255.255.0，然后点击On打开 然后配备Serial0/3/0端口，3/1同样 此处Router0和Router之间为192.168.1.0网段，Router1与Router2之间为192.168.2.0网段，Router2与Router0之间为192.168.3.0网段 最后配备路由表 Router0 Router1Router2 (4).验证构造对的 (a).ping命令 由PC0分别pingPC1和PC2 pc1 pc2 均能ping通 (b).Tracert命令 查看PC0到PC1途径 显示途径符合RIP动态路由3. 网络编程编程需求：捕获本机网卡IP包，对捕获IP包进行解析。规定必要输出如下字段：版本号、总长度、标志位、片偏移、合同、源地址和目地址。实验总结与心得体会（5分） (1).操作系统和实验软件操作系统为Windows10，软件为Visual Studio (2).IP数据报首部各个字段版本号： 占4位，IP合同版本号，IPv4此字段值为4，IPv6此字段值为6首部长度：占4位，涉及固定某些和可选某些，因而首部最长为60字节，最短为20字节(不涉及选项和填充某些);服务类型：占8位，(由于该字段始终弃而不用，因而不用考虑)总长度：占16位，以字节为单位，总长度包括IP头部和数据某些，IP数据报最大长度为65535字节，但是注意最大不要超过MTU长度标记：占16位，唯一标记一种数据报,可以将之当成一种计数器，每发送一种数据包，则该值加1，如果数据报分片,则每个分片标记都同样，各个分片共享一种标记号标志位：占3位，最高位为0；最低位MF=1（0），背面尚有分片（最后一种报片）；DF=1（0），不能分片（可以分片）片偏移：占13位，用以指出该分段第一种数据字节在原始数据报中偏移位置(以8字节为单位),IP分片后每一种分组都具备自己首部，并且标志位相似，但是片偏移值不同，通过片偏移值接受端可以重新组装IP包生存时间：占8位，表达数据报最多可通过路由器数量. 取值0255,每通过一种路由器，TTL值减1,为0时被丢弃，并发送ICMP报文告知源主机，TTL可以避免数据报在路由器之间不断循环合同类型：占8位，指明IP层上承载是哪个高档合同，在分用过程中，合同栈懂得该交给上层哪个合同解决，如1为ICMP，2为IGMP，6为TCP，17为UDP等.。首部检查和：占16位，保证数据报头部数据完整性,但校验不涉及数据某些。源地址：32位，发送方IP地址目地址：32位，接受方IP地址 (3).设计思路socket编程，在理解IP数据报首部前提下去进行，先定义IP数据包头类，然后初始化套接字，将网卡设立为混杂模式，监听数据包，最后接受通过IP包并输出 (4). 实验成果与分析 第一种数据包UDP包，源地址为10.136.6.220即本机，目地址为192.168.113.1，第二个包为UDP包，源地址为192.168.113.1，目地址为10.136.6.220即本机 (5). 程序流程图 (6).实验总结 这算是一种全新领域吧，起码对我而言是这样，之前没有接触过任何关于这方面东西，完全不懂得如何下手，没办法只能去搜查资料，通过这次实验也对这方面有了点理解了，不会像开始那样不懂得怎么写了源代码：IP_HEAD.h#include class IP_HEAD /IP首部public:BYTE ver_hlen； /IP合同版本和IP首部长度。高4位为版本，低4位为首部长度(单位为4bytes)BYTE byTOS； /服务类型WORD wPacketLen； /IP包总长度。涉及首部，单位为byte。WORD wSequence； /标记，普通每个IP包序号递增。unionWORD Flags； /标志WORD FragOf； /分段偏移;BYTE byTTL； /生存时间 BYTE byProtocolType；/合同类型，见PROTOCOL_TYPE定义WORD wHeadCheckSum； /IP首部校验DWORD dwIPSrc； /源地址DWORD dwIPDes； /目地址BYTE Options； /选项;main.cpp#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include #include #include #include #include #include IP_HEAD.h#pragma comment(lib,Ws2_32.lib)using namespace std;int number;int DecodeIP(char *buf，int len)int n = len;if (n = sizeof(IP_HEAD)IP_HEAD iphead;iphead = *(IP_HEAD*)buf;cout 第 number+ 个IP数据包信息： endl;cout 合同版本: 4) endl;cout 首部长度: (iphead.ver_hlen & 0x0F) 2) endl;/单位为4字节cout 服务类型:Priority： 5) ,Service： 1) & 0x0f) endl;cout IP包总长度: ntohs(iphead.wPacketLen) endl；/网络字节序转为主机字节序cout 标记: ntohs(iphead.wSequence) endl;cout 标志位: DF= 14) & 0x01) ,MF= 13) & 0x01) endl;cout 片偏移: (iphead.FragOf & 0x1fff) endl;cout 生存周期: (int)iphead.byTTL endl;cout 合同类型: int(iphead.byProtocolType) endl;cout 首部校验和: ntohs(iphead.wHeadCheckSum) endl;cout 源地址: inet_ntoa(*(in_addr*)&iphead.dwIPSrc) endl;cout 目地址: inet_ntoa(*(in_addr*)&iphead.dwIPDes) endl;cout - endl endl;return 0;void AutoWSACleanup():WSACleanup()； / 终结Winsock使用int main()int n;WSADATA wd； /一种数据构造,这个构造被用来存储被WSAStartup函数调用后返回Windows Sockets数据,它包括Winsock.dll执行数据。n = WSAStartup(MAKEWORD(2，2)，&wd)； /返回winsock服务初始化与否成功，若返回1则输出错误if (n)cerr WSAStartup函数错误！ endl;return -1;atexit(AutoWSACleanup)； SOCKET sock = socket(AF_INET，SOCK_RAW，IPPROTO_IP)； /创立SOCKETif (sock = INVALID_SOCKET)cerr WSAGetLastError();return 0;/获取本机地址char name128;if (-1 = gethostname(name，sizeof(name)closesocket(sock);cout h_addr_list0；/IPaddr.sin_port = 8888；/端口，IP层端口可随意填if (SOCKET_ERROR = bind(sock，(sockaddr *)&addr，sizeof(addr)closesocket(sock);cout WSAGetLastError();return 0;/设立该SOCKET为接受所有流经绑定IP网卡所有数据，涉及接受和发送数据包u_long sioarg = 1;DWORD wt = 0;if (SOCKET_ERROR = WSAIoctl(sock，SIO_RCVALL，&sioarg，sizeof(sioarg)，NULL，0，&wt，NULL，NULL)closesocket(sock);cout WSAGetLastError();return 0;/咱们只需要接受数据，因而设立为阻塞IO，使用最简朴IO模型u_long bioarg = 0;if (SOCKET_ERROR = ioctlsocket(sock，FIONBIO，&bioarg)closesocket(sock);cout 0)DecodeIP(buf，len); while (len 0);closesocket(sock);return 0;