计算机网络协议仿真实验.pdf

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1、计算机网络协议仿真实验中原工学院计算机学院网络工程系2 0 1 2 年 1 2 月 1 8 日目 录【实验概述】-1【网络协议仿真编辑器的使用说明】-3【实验一以太网数据帧的构成】-17【实 验 二 IP 地址分类与IP 数据包的组成】-22【实验 三 ARP地址解析协议】-28（实 验 四 ICMP互连控制管理协议】-32【实 验 五 UDP用户数据报协议】-42【实验六 T C P 传输控制协议】-47【实验七 TCP与 UDP端口扫描】-53【实验八 TELNET和 FTP协议】-56【实 验 九 DNS域名服务协议】-62【实验十 DHCP协议】-69【实验H-SMTP和 POP3协议

2、】-75【实验十二 SNMP协议与网络管理】-81【实验十三 HTTP协议】.86 实验十四 W I N S 和 N E T B I O S 协议-92【实 验 十 五 S O C K E T 基础网络程序设计】-99【实 验 十 六 Ping实现程序设计】-111【实验十七 文件传输工具程序设计】-112【实验十八主机信息获取工具程序设计】-113【实验十九网络性能监测及故障分析】-114【附录1：常见问题及解决方法】.119计算机网络协议仿真实验【实验概述】网络协议仿真教学系统结合高校教育的实际情况，将网络方面的理论知识通过软件来实现，让学生在实践的过程中更深入地掌握网络方面的基础理论知识

3、。本系统能够使学生清楚的理解和掌握网络的内部结构和协议，通过编辑各种协议的数据包深入学习计算机网络的内部原理，同时也可以很好的辅助网络编程的调试。网络协议仿真教学系统作为一门独立的课程体系，以实验为主，强调学生的主动性和设计性，能够拓宽学生的思路，达到真正的教学互动。【实验环境】每个实验都要求有以下实验环境：1、仿真端：运行网络协议仿真教学系统仿真编辑器软件；2、监控端：运行网络协议仿真教学系统协议分析器软件；3、可以连接I n t e r n e t 的多子网环境；4、服务器-台,装有 F T P、T E L N E T.M A I L、D N S、D H C P、S N M P 等服务;5

4、、V C 程序开发环境（M i c r o s o f t V i s u a l c+集成开发环境）；6 V B 程序开发环境（M i c r o s o f t V i s u a l V B 集成开发环境）；【实验内容】网络协议仿真及分析实验共分1 4 个实验，每个实验4学时，要求学生完成每个实验及编写实验报告。通过一系列实验希望学生能对T C P/I P 协议有一个更深刻的了解。实验教学内容按照验证性、设计性和综合性三个层次，共设置了十四个实验项目。实 验 1 以太网帧的构成：该实验类型为验证性实验，要求学生在了解仿真教学系统平台的基础上，学会使用数据包编辑器编辑以太网帧，学会观察并分

5、析地址本中的M A C地址，学会分析以太网帧的M A C首部。实验教学效果达到理解M A C地址的作用与M A C首部中的L L C-PDU 长度及类型字段。实 验 2 I P 地址分类与数据包组成：该实验类型为验证性实验，要求学生学会分类I P地址，掌 握 J P数据报的格式、长度以及各字段的功能。实验教学效果达到学会利用子网掩码确定I P地址的网络号、子网号和主机号，学会分析给定数据包的I P首部信息，学会手工计 算 I P校验和的方法。实 验 3 地址解析协议一A R P：该实验类型为设计性实验，要求学生在理解I P地址与M A C地址的对应关系的基础上，掌握A RP协议的作用与工作原理

6、。实验教学效果达到利用A RP协议的工作原理，设计类似A RP协议程序。学会在局域网中查找M A C地址。实 验 4 互联网控制报文协议一ICMP：该实验类型为设计性实验，要求学生理解和掌握 I CM P协议的基本作用与报文格式，理 解 I CM P协议与I P协议的封装关系。实验教学效果达到能根据各种响应信息进行出错分析。实验5 U D P 协议：该实验类型为设计性实验，要求学生在理解U DP协议的基础上，学会 U DP“校验和”的计算方法，理解U DP协议各字段的作用及工作原理。实验教学效果达到学会应用C 语言与W i n S o c k 2 进行网络程序设计。I计算机网络协议仿真实验实验

7、6 TCP协议：该实验类型为设计性实验，要求学生理解T CP首部中各字段的含义及作用，理解三次握手的过程。实验教学效果达到分析T CP协议的建立连接、会话和断开连接的全过程，学会计算T CP校验和的方法。实验7 TCP与 UDP端口扫描：该实验类型为设计性实验，要求学生掌握常用的T CP、U DP端口扫描的原理及其各种手段。增强学生的网络安全意识。实 验 8 TELNET和 FTP协议：该实验类型为综合型实验，要求学生理解T E L NE T 和F T P协议的工作原理。了解他们的网络安全性和具体使用方法。实 验 9 DNS协议：该实验类型为设计性实验，要求学生学习DNS 协议的格式，理解DN

8、S 协议的工作原理。实验教学效果达到学会应用C 语言与W i n S o c k 2 进行DNS 程序设计。实 验 1 0 DH CP协议：该实验类型为设计性实验，要求学生学习DH CP协议的格式，理解DH CP协议的工作原理。验证获取I P地址与重新登陆过程。实 验 1 1 POP、SMTP协议：该实验类型为验证性实验，要求学生理解POP协议、S M T P协议及作用。学习POP、S M T P协议命令的使用方法。实 验 1 2 SNMP协议与网络管理：该实验类型为验证性实验，要求学生理解S NM P协议的作用与格式，了解S NM P与 U DP的关系。实验教学效果达到了解M I B、基本的

9、M I B变量，了解A S N.1 的编码标准。实 验 1 3 HTTP协议：该实验类型为设计性实验，要求学生学习H T T P协议的格式，理解 H T T P协议与T CP协议的关系，理解H T T P协议的无连接、无状态特性。实 验 1 4 WINS协议和NETBIOS：通过发送NE T BI OS 名字请求包，学习W I NS 协议和NE T BI OS 协议的原理。学习NE T BI OS 请求的报文格式，了解NE T BI OS 使用的端口。要求学生理解W I NS 协议和DNS 协议的不同。实 验 1 5 SOCKET网络程序设计：该实验类型为设计性实验，要求学生进一步掌握U DP

10、及 T C P 协议的工作原理，掌 握 S OCK E T 编程的基本方法。实验教学效果达到应用C 语言与W i n S o c k 2,进行无连接的、面向连接的网络程序设计，实现网络数据传输。实 验 1 6 Pi n g 实现程序设计：该实验类型为设计性实验，使学生加深对I CM P协议的理解，掌握原始套接字的编程方法。并学习设制T T L 等自定义参数的编程方法。实 验 17文件传输工具程序设计：该实验类型为设计性实验，使学生加深对T CP协议的理解，掌握一对多的客户服务器模型的编程方式。实 验 18主机信息获取 工 具 程序设计：该实验类型为设计性实验，使学生掌握使用套接字获取主机信息的

11、方法，理解W i n d o w s 的 W M I 信息的获取方法，并掌握在W i n d o w s 下的网络函数库I pH e l p的功能与用法。实 验 19网络性能和故障分析：该实验类型为综合性实验，要求学生掌握监测网络性能的基本方法，能够根据性能检测结果分析网络性能问题，能够分析常见故障及原因。实验教学效果达到检验学生对T C P/I P协议原理的掌握情况，以及综合分析问题的能力。2计算机网络协议仿真实验【网络协议仿真编辑器的使用说明】一、网络协议仿真编辑器简介协议仿真编辑器主界面如下:图1 T协议仿真编辑器的主界面本系统的初始界面显示分为五个部分：多帧编辑器、单帧编辑器、协议模型

12、图、地址本和十六进制显示区。1、多帧编辑器具体界面设计如图2所示:帧序号 I蟆概要*1Eth:0000E8-2215D2=FFFFFF-FFFFFF+2Eth:0000E8-2215D2=FFFFFF-FFFFFF 3 忸th:0000E8-2215D2=FFFFFF-FFFFFFARP ARP请求：who has 172.16.0.1 te ll 172.16.0.34间隔(ms)1000次数 13计算机网络协议仿真实验图 2 多帧编辑器第一列为帧的序号，此序号无其他特殊含义，即为各个帧顺序向下的计数号码。点击“+”可展开为多行，相邻两帧发送的时间间隔默认值为1 0 0 0,如果点击展开的为

13、第一帧，则为发送延迟时间。发送次数默认为1次。第二列为帧的概要信息：M A C 源地址、目的地址、下层协议（如果在协议类型中选择了下拉框中的协议）L L C L L C U n n u m b e r e d/L L C I n f o r m a t i o n/L L C S u pe r i s o r,D S A P,C t r lA RP 请求：w h o h a s 1 7 2.1 6.0.1 t e l l 1 7 2.1 6.0.3 4A RP 应答：1 7 2.1 6.0.3 4 i s a t 0 0 0 0 E 8-2 2 1 5 D 2I P 源I P、目的I P、I

14、P总长度、下层协议（如果在协议类型中选择了已有的协议），（如果分片或偏移量r0）F l a g m e n t 偏移量：偏移量+（总长度-首部长度T）T C P 源端口、目的端口、T C P类 型（S Y N,F I N,A C K,RS T）、序号、A C K 确认序号和窗口大小。U D P 源端口、目的端口。具体帧的位置排序，可以手工自山拖动。拖动的单帧将插入到当前要插入的单帧上方;如果想将一个单帧拖动到最后的位置，则需要点击这个单帧将它拖动到“E n d”位置上。2、单帧编辑器界面如图所示：Eth:0000E8-2215D2=FFFFFF-FFFFFF目的M A C 地址FFFFFF-F

15、FFFFF源M A C 地址0000E8-2215D2类型或长度字段0806 ABP AKP请求：who has 172.16.0.1 tell 172.16.0.34硬件类型1协议类型0800硬件地址长度6协议地址长度4操作字段1发送端M A C 地址0000E8-2215D2发送端IP地址172.16.0.34目的端M A C 地址000000-000000目的端*地址172.16.0.1类型或长度字段描述：用来表示高层协议的类型或者表示数据长度，当长度大于1500且为未知协议时显示自定义数据数据类型：十六进制数据长度为2字节约束条件：（Ethernet 802.3.类型或长度字段 150

16、0）|（Ethernet 802.3.类型或长度字段=1500）（Ethernet 802.3.类型或长度字段=（包长度-14）&（包长度=1514）图 1-3单帧编辑器单帧编辑器分为帧编辑区和提示区两部分，其中帧编辑区可以对协议属性进行编辑，提示区可以根据选中的协议属性给出相应的提示，以便于用户更了解各属性的含义或范围。4计算机网络协议仿真实验3、协议模型图在协议模型图中，以图形化模型显示该协议的封装层次，并与单帧编辑器对应的协议层相互联动，当前选中为TCP层，如图所示：图 1-4 协议树4、地址本地址本包括两项功能：主机扫描和端口扫描。点 击主机扫描按钮，系统在当前网络内进行主机扫描，并在

17、地址本中列出扫描到的所有主机。选中一台主机后，可以点击端口扫描按钮，对该主机进行TCP端口扫描。地址本的主机扫描结果分为三列：IP地址、MAC地址和主机名。每台主机的端口扫描结果也分为三列：端口号、端口类型和服务名称。如下图所示：犀 息6 Q 1IP地址M AC地址 主机名 172.16.0.1 000461-5336BADEVELP-D.17216.0.2 00E04c-20E4E4SOFT端口号 端口类型 25 TCP0 80 TCP服务名称smtpw v-h ttp0)135172.16.0.3172.16.0.4172.16.0.22TCP0000E8-15734A00E04C-A08

18、5190000E8-403811epmapCSSBAKSOFT-FILEJLCSS-CLERK 图 1-5 地址本5计算机网络协议仿真实验5、十六进制对照十六进进制对照表与单帧编辑区是连动的，以绿色做为标识，右键可进行计算校验和、拷 贝、计算数据长度操作。如图所示：.8.E.i p c o n f i g/a l l2、观察运行结果，获得本机的主机名及以太网地址。3、在地址本中找到本机的相关信息。练习二：编辑L L C 信息帧并发送1、打开协议仿真编辑器，在工具栏选择“新建”，建立一个以太网帧（也可以利用协议仿真编辑器打开时默认建立的以太网帧进行编辑）；此时在协议仿真编辑器的各部分会显示出该新

19、帧的信息。多帧编辑器中显示：新帧的序号（为 1）、概要信息；协议树中显示以太网M A C 层协议；单帧编辑器中显示新帧各字段的默认值；十六进制对照表中显示新帧时应的十六进制信息：2、编辑以太网帧在单帧编辑器中编辑该帧，见 图 1-4；具体步骤为：19计算机网络协议仿真实验图 1-4单帧编辑器中以太网帧示意图E Eth:0000E8-40380A=FFFFFF-FFFFFF目的MM地址FFFFFF-FFFFFF源M AC地址0000E8-40380A类型或长度字段0C0DE自定义数番数据*User Data*填 写“目的M A C 地址”字段；方 法-：手工填写。方法二：选择地址本某主机的M A

20、 C 地址，双击自动添加。填 写“源 M A C 地址”字段，方法同上；注意：仿真编辑器可以仿真本机发送的M A C 帧，也可以仿真另一台主机发送M A C 帧，所以，源 M A C 地址字段可以填写本机M A C 地址，也可以填写其他主机的M A C 地址。但要注意协议分析器显示过滤器的设置，否则会捕获不到数据包。填 写“类型或长度”字段：可以填写0X 0043；同时在L L C 的 D A TA 中填写0X 0040个数据；例如：在 L L C 的 D A TA 中添入：A A A A A A A A A A A A A A A A BBBBBBBBBBBBBBBBC C C C C C

21、C C C C C C C C C C D D D D D D D D D D D D D D D D；注意：填写的类型或长度字段为十六进制数，填写的数值应等于L L C 层与数据字段的长度和。协议树中会显示L L C：其中的SSA P和 D SA P是源和目的访问点，可以不变。修改L L C 的控制字段，最低位为零，表示信息帧。3、单帧编辑器与十六进制对照表是联动的，观察十六进制对照表中该帧的信息；4、选中单帧编辑器中的某一字段，该字段对应的十六进制值会相应地改变颜色；5、点击工具栏或菜单栏中的“发送”，在弹出的对话框上选择“按范围发送”或“自定义发送”，正确填写发送的范围后，选 择“发送”

22、按钮，发送该帧；6、协议分析器一端捕获新发送的帧并分析:该帧的发送序号N(S)是多少？接收序号N(R)是多少？是什么类型的帧？7、考 虑“类型和长度”字段分别填写以下十六进制值的含义：(1)0 x 0 8 0 0：对应的上层协议是什么？i p在监控端捕获该帧，捕获到帧的长度是多少？2 00 x 0 8 0 6：对应的上层协议是什么？0 x 0 1 0 0：该值的具体含义是什么？在协议分析器端捕获该帧，帧的长度是多少？(4)0 x 0 0 0 1：这样填写该字段是否正确？为什么？练习三：编辑L L C 监控帧和无编号，并发送和捕获：1、编辑帧的步骤同练习二，只是修改L L C-PD U 的控制字

23、段。2、监控帧和无编号帧时的控制字段的内容应该是什么？20计算机网络协议仿真实验3、在监测端捕获数据包，确定是否是监控帧和无编号帧？练习四：编辑并发送帧序列1、按照单帧编辑的步骤编辑多个帧；2、对每一帧可以重新设置发送的时间间隔和发送的重复次数，如不设置，则采用默认值；方法为：点击某一帧左边的“+”，即可展开为两行，在第一行内填写此帧与其上一帧的发送时间间隔（单位：ms,默认值：1 0 0 0）,展开项的第二行为设置此帧的重复发送次数（默认值为1）。3、编辑好以后，发送帧序列；点击菜单栏或工具栏中的“发送”按钮，选择弹出对话框中的“按范围发送”，并编辑起始帧序号和结束帧序号。如果选择“自定义发

24、送”，则 在“发送序号”编辑框中选择要发送的单帧序号，并根据需要修改发送“间隔时间”和“发送次数”。点 击“发送”按钮，即完成帧的发送。4、观察主界面底部“状态”栏中的各项数据信息。5、在协议分析器一端捕获数据并分析。6、将编辑好的以太网帧保存到文件中，文件名为：M A C.p k t,二、协议分析器端练习一：捕获数据并分析1、启动协议分析器协议解析功能，获得若干以太网帧。对其中的5 T 0 个帧的以太网首部进行观察和分析；分析的内容为：源 M A C 地址、目的M A C 地址、上层协议类型。2、以M A C 地址为过滤条件捕获若干以太网帧。如：捕获源M A C 地址为：0 0-0 9-7

25、4-A 5-6 F-4 c （选择地址本中的一个M A C 地址）的帧。对每一帧的以太网首部进行观察分析；分析的内容为：源 M A C 地址、目的M A C 地址、上层协议类型。3、以本机M A C 地址为过滤条获相应的以太网帧（多个）；对其中目的M A C 地址为本机M A C 地址的以太网帧进行观察分析：这些帧的源M A C 地址都是什么？对照地址本观察这些M A C 地址对应的I P地址有何特点？说明：为什么能收到来自这些源M A C 地址的帧？将捕获到的以太网帧保存到文件中，文件名为：实验一.z d t。练习二：学习协议分析器端其他的协议分析功能1、在会话分析视图中，观察会话列表中的会

26、话种类，并通过协议详细解析树、协议分析视图了解会话过程；2、在协议解析视图中，观察概要解析及十六进制为照表。3、学习使用过滤器的设置和调用方法。21计算机网络协议仿真实验【思考问题】结合实验过程中的实验结果，回答下列问题：1、在网络的分层体系结构中，MA C 层的作用是什么？2、以太网的最短帧长度是（），最大帧长度是（）？3、为什么I E E E 8 02 标准将数据链路层分割为MA C 子层和L L C 子层？【实验报告要求】1、对以太网数据帧各字段的理解，怎样编辑U 帧、S 帧 和 I 帧？2、为什么以太网有最短帧长度的要求？3、回答练习中提出的问题。【实 验 二IP地 址 分 类 与IP

27、数 据 包 的 组 成】【实验目的】1、理 解 I P 层的作用以及I P 地址的分类方法；2、理解子网的划分和子网掩码的作用；3、掌 握 I P 数据包的组成和网络层的基本功能。【实验学时】4学时【实验类型】综合型【实验内容】1、学会根据I P 地址的分类方式区分各类I P 地址；2、掌 握 I P 数据报的格式、长度以及各字段的功能；3、学会利用子网掩码确定I P 地址的网络号、子网号和主机号；4、学会分析给定数据包的I P 首部信息；5、学会手工计算I P 校验和的方法；6、学习通过简单的V C 编程，读取主机的I P 地址；【实验原理】22计算机网络协议仿真实验1 IP(Interne

28、t Protocol)协议和I P 地址的分类I P 协议用于管理客户端和服务器端之间的报文传送，是互联网最重要的网际协议。I P地址是互联网主机的唯一标识。网络通信时使用I P 地址来指定接收端的主机地址。I P v 4 版本的I P 地址占3 2 位，由类别、网络地址和主机地址共3 个部分组成。网络地址用于区分不同的网络，主机地址用于区分一个网段内主机。I P 地址分成5 类：A类，B类，C类，D类和 E类。其中A、B和 C类是分配给用户使用的，D类用于多点广播，E类保留。1 8 16 24 32A类 0 网络地址 主机地址E类 11110 保留地址10网络地址主机地址110网络地址主机地

29、址1110多点广播地址图 2 T I P 地址分类示意图2、各 类 I P 地址的范围A 类：0.0.0.0 到 1 2 7.2 5 5.2 5 5.2 5 5B 类:1 2 8.0.0.0 到 1 9 1.2 5 5.2 5 5.2 5 5.C 类:1 9 2.0.0.0 到 2 2 3.2 5 5.2 5 5.2 5 53、特殊的I P 地址网络地址：主机地址部分为全“0”的 I P 地址是作为网络本身的标识。直接广播地址：主机地址为全“1”的 I P 地址不分配给任何主机，用作广播地址。有限广播地址：3 2 位 为 全“1 ”的 I P 地址(2 5 5.2 5 5.2 5 5.2 5

30、5)称为有限广播地址。专用 I P 地址：1 0.0.0.0 1 0.2 5 5.2 5 5.2 5 5；1 7 2.1 6.0.0 1 7 2.3 1.2 5 5.2 5 5；1 9 2.1 6 8.0.0 1 9 2.1 6 8.2 5 5.2 5 54、子网划分子网是将网络地址中的主机标识分离出若干位作为子网地址位。掩码是一个3 2 位的二进制数。网络地址部分为1,主机地址部分为0。子网的设计是为了便于网络的管理、提高系统性能。给 定 I P 地址和子网掩码以后，主机就可以确定I P 数据报的目的是：本子网上的主机；本网络中其他子网中的主机；其他网络上的主机。根 据 I P 地址可以知道

31、它是A类、B 类或C类地址，同时也知道网络号和子网号之间的分界线。根据子网掩码可以知道子网号与主机号之间的分界线。5、I P 数据报格式23计算机网络协议仿真实验16 17324位 4位首版 本 号 部 长 度8位服务类用（TOS）16位 总 长 度（节 数）18巾标识件1 13位片偏移8位生存时间（1TL）8位协议标识.首部检验和32位海IP地址32位H的IP地址选项数据图 2-2 1 P 分组格式【实验步骤】练习一：利用协议仿真编辑器编辑并发送I P 数据包1、打开协议仿真编辑器，在工具栏选择“新建”，建立一个以太网帧（也可以使用系统打开时默认建立的以太网帧进行编辑）；2、手动填写“源 M

32、 A C 地址”，或在地址本中双击主机自动填入。3、手动填写“目的M A C 地址”，或在地址本中双击主机自动填入。4、填 写“类型或长度”：该字段值为0 8 0 0 （即 I P 协议的类型值）或者选择工具栏中的I P协议，此时，单帧编辑区中自动添加I P 协议的各属性字段，并有默认值。右侧的协议模型图也会相应增加I P 层显示。5、填 写 I P 协议头信息：版本号和首部长度：版本号为4,首部长度为5（即 2 0 个字节）；服务类型T 0 S：0 0总长度：该值为I P 首部长度加上数据部分的长度；如果没有数据该字段应为2 0,否则加上数据的长度；标识号：可以采用默认值，或任意值，例 如

33、1 2 34 5；标志字段：通过修改各种标志值，在监控端捕获数据包分析理解各种标志含义；生存时间：可以采用默认值1 2 8；高层协议类型：即 I P 携带的上层协议类型（例如：T C P 为 6,U D P 为 1 7,I C M P 为 1）；本实验填0 （没有上层协议数据）；首部校验和；先添0,等全部字段填完后再计算；源 I P 地址：注意，仿真编辑器可以仿真本机发送I P 数据包，也可以仿真另一台机器发 送 I P 数据包，所以，源 I P 地址字段可以填写本机I P 地址，也可以填写其它机器的 I P 地 址（注意协议分析器的显示过滤器设置）：目的I P 地址：从地址本中选择一个目的主

34、机的I P 地址，双击自动填加；（1 1）当上述各字段值均已填写完毕后，可以通过两种方法计算首部校验和的值；24计算机网络协议仿真实验6、计 算“校验和”方法一：手工计算首先把“校验和”字段置为0,单击M按钮，弹出手动计算校验和窗口，单 击 I P 协议首部，卜六进制对照表中对应的卜六进制数据会以绿色标注。右键拷贝，粘贴到I P 首部文本框中，单击计算按钮，得出校验和。或在十六进制中右键直接计算校验和。方法二：自动校验单击A按钮实现自动计算并填充。7、如果要编辑多个I P 数据包，可重复上述步骤，并可在多帧编辑器中设置每-帧的发送次数和发送每帧的时间间隔；8、点击工具栏或菜单栏中的“发送”，在

35、弹出的对话框中选择“发送”按钮，发送帧序列；9、协议分析器一端截获数据包并分析；1 0、将编辑正确的I P 包保存到文件：I P.pk t练习二：运 行 ipco n f ig 命令1、在“工具”菜单中选择“命令行”，出现提示符后输入ipco n f ig/a l l2、观察运行结果，获得本机的I P 地址及子网掩码；1 7 2.1 6.1.2 6 2 5 5.2 5 5.2 5 5.03、分析本主机属于哪一类I P 地址B,网络号1 7 2.1 6.0、子网号1 7 2.1 6.1.0 和主机号2 6 分别是什么；4、利用本机的I P 地址及子网掩码，找出地址本中与本机属于同一子网的主机。1

36、 7 2.1 6.1.2 8练习三：运行n e t s t a t 命令N e t s t a t 命令用于显示与I P、I C M、T C P 和 U D P 协议相关的统计数据,般用于检验本机各端口的网络连接情况。1、在命令行提示符下运行：C:n e t s t a t -r ；显示木机路由表，记录本机的缺省网关的I P 地址；2、在命令行提示符下运行：C:n e t s t a t -s ；观 察 I P 协议部分，查看本机已经接收和发送的I P 报文个数。练习四：读本机I P 地址的V C 程序设计1、启动V is u a l C+,进入集成开发环境；2、建立一个“W in 3 2 C

37、 o n s o l A ppl ica t io n 类型的工程,工程名自拟;3、在该工程下，新建一个源程序文件，即选择“C+S o u r ce F il e”，文件名自拟；4、输入以下源程序；#in cl u d e “win d o ws”t t in cl u d e win s o ck.h#i n c l u d e s t d i o.h t t i n c l u d e s t d l i b.h 25计算机网络协议仿真实验 i n c l u d e s t r i n g.h#p r a g m a c o m m en t (l i b,ws 2_ 3 2.l i b

38、)v o i d p r i n t i p(v o i d)W ORD wV er s i o n Req u es t ed;*初始化 wi n d o ws s o c k et s API*/W S ADAT A ws a Da t a;c h a r n a m e 25 5 ;PHOS T ENT h o s t i n f o;wV er s i o n Req u es t ed =MAKEW ORD(2,0);i f (W S AS t a r t u p(wV er s i o n Req u es t ed,&ws a Da t a)=z=0)(i f(g et h o

39、s t n a m e(n a m e,s i z eo f(n a m e)=0)(i f(h o s t i n f o=g et h o s t b yn a m e(n a m e)!=NU LL)LPCS T R i p=i n et _ n t o a(*(s t r u c t i n _ a d d r*)*h o s t i n f o-h _ a d d r _ l i s t);p r i n t f(%s n ，i p);)W S ACl ea n u p O;)i n t m a i n(i n t a r g c,c h a r*a r g v )(p r i n

40、t _ i p();r et u r n 0;)5、编译、连接并运行程序。练习五：运行Pi n g 命令1、在地址本中选择与本主机在同一子网中另一主机的IP地址(假设为：172.16.L 28)；在命令行方式下运行：p i n g 172.16.1.4 6；在协议分析器端捕获数据，记录源、目的MAC地址和源、目的IP地址；按照地址本中的记录，分析捕获数据的MAC地址与IP地址的对应关系；在协议分析器一端,查看“会话分析”中的“会话图解，了解PING程序的会话过程。2、选择与本主机属于不同子网另一主机的IP地址(假设为：172.16.0.3 4)；在命令行方式下运行：p i n g 172.16

41、.1.2；26计算机网络协议仿真实验协议分析器端捕获数据，记录源、目的MAC地址和源、目的IP地址；分析捕获数据的MAC地址与IP地址是否具有对应关系。在协议分析器端，查 看“会话分析”中 的“会话图解，分析PING程序的会话过程。3、比较上面两个实验的结果，分析二者有何不同？【思考问题】结合实验过程中的实验结果，回答下列问题：1、实验所用主机的IP地址、子网掩码、网络号、子网号分别是多少？该主机的IP地址属于哪类？2、分析地址本中所有的IP地址，说明实验环境中所有机器的子网划分情况。3、IP数据包在从源主机出发到达目的主机的过程中，IP首部中的IP源地址和目的地址字段是否发生变化？【实验报告

42、要求】1、IP数据报各字段格式的含义。2、通过实验理解MAC地址和IP地址在网络传输中的作用及区别。3、回答练习中提出的问题。27计算机网络协议仿真实验【实 验 三ARP地址解析协议】【实验目的】1、掌握ARP协议的作用和格式；2、理 解IP地址与MAC地址的对应关系；3、了解ARP命令。【实验学时】4学时【实验类型】综合型【实验内容】1、学习ARP协议的工作原理；2、掌握ARP协议的作用和使用方法；3、理 解IP地址与MAC地址的对应关系；4、学习使用ARP命令。【实验原理】IP数据包常通过以太网传输，在以太网中是以4 8位的物理地址传输数据包而不是3 2位 的I P地址。因此当我们知道I

43、P地址不知道M A C地址时，就要用到A R P协议。A R P协议的功能是将网络层的I P地址转换为数据链路层的M A C地址。A R P协议的请求包是以广播方式发送的，网段中的所有主机都会接收到这个包。如果一个主机的I P地址和A R P请求中的目的I P地址相同，该主机会对这个请求数据包作出A R P应答，将其M A C地址发送给请求端。1、A R P请求或应答的分组格式28计算机网络协议仿真实验发 送 方MAC（八 位 组0-3）硬 件 类 型（1）协 议 类 型（0 80 0）硬件长度协议长度操 作（1；2）发 送 方MAC（八 位 组4-5）发 送 方IP地 址（八 位 组0-1）

44、发 送 方IP地 址（八 位 组2-3）目标MAC（八 位 组0-1）目标MAC（八 位 组2-5）目 标IP地 址（八 位 组0-3）图 3 T A R P 协议的分组格式字段说明：硬件类型：表示硬件类型，例如：1 表示以太网。协议类型：表示要映射的协议类型，例 如 0 x 0 8 0 0 表 示 I P 地址。硬件长度：指明硬件地址长度，单位是字节，M A C 是 4 8 位，6 个字节。协议长度：高层协议地址的长度，对 于 I P 地址，长度是4个字节。操作字段：共有二种操作类型，1 表示A R P 请求，2表示A R P 应答。发送方M A C：6个字节的发送方M A C 地址。发送方

45、I P：4个字节的发送方I P 地址。目的M A C：6个字节的目的M A C 地址。目的I P：4个字节的目的I P 地址。2、A R P 缓存和A R P 命令为减少广播通信量和提高A R P 解析速度，每个主机都有A R P 高速缓存，用于存放解析过的 M A C 和 I P 的映射关系。A R P 缓存表是可以通过命令查询的。在命令提示符下，输 入“a r p-a”可以查看A R P 缓存表中的内容，“a r p-d”清除A R P 缓存。3、A R P 工作过程假设网络中的计算机A要和计算机B交换数据，首先计算机A要得到计算机B的 I P 地址和M A C 地址的映射关系，工作过程如

46、下：计算机A检查自己的高速缓存中的A R P 表，判断A R P 表中是否存有计算机B的 I P 地址与M A C 地址的映射关系。如果找到，则完成A R P 地址解析；如果没有找到，则转至。计算机A 广播含有自身I P 地址与M A C 地址映射关系的请求信息包，请求解析计算机B的 I P 的地址与M A C 地址映射关系。包括计算机B在内的所有计算机接收到计算机A的请求信息，然后将计算机A的 I P地址与M A C 地址的映射关系存入各自的A R P 表中。计算机B发送A R P 晌应信息，通知自己的I P 地址与M A C 地址的对应关系。29计算机网络协议仿真实验计算机A 收到计算机B

47、 的响应信息，并将计算机B 的 IP地址与MAC地址的映射关系存入自己的ARP表中，从而完成计算机B 的 ARP地址解析。【实验步骤】注意：没有强调在“协议分析器”一端操作时，以下操作均是在“仿真编辑器”上进行的。练习一：仿真发送ARP请求 报 文（同网段内）本练习的目的是理解ARP协议的数据包格式和协议的功能。1、在命令提示符下运行：C:arp-d 清空ARP高速缓存。2、编辑并发送ARP请求帧：打开协议仿真编辑器，在界面初始状态下，程序会自动新建一个单帧，可以利用协议仿真编辑器打开时默认的以太网帧进行编辑；填写该以太网帧的各字段值；源MAC地址：可以为本机的MAC地址，也可以仿真其他主机发

48、送ARP清求报文。其他主机的MAC地址可根据主机名在地址本中获得。如果仿真其他主机发送ARP请求报文，应注意协议分析器的过滤器设置。目的MAC地址：对于ARP请求来说，目的MAC地址应该是什么？我们常说ARP广播帧，所以目的MAC应该是广播地址：FFFFFF-FFFFFF；类型或长度字段：0 80 6H（即：上层是A R P 协议类型值）或者单击工具栏中的ARP协议选项，此时：单帧编辑区中将显示上APR协议的各属性字段，并有默认的属性值。填写ARP协议信息：硬件类型：1，以太网地址；协议类型：0 80 0,要映射的协议地址类型为IP地址类型；硬件地址长度：6,MAC地址是6 个字节4 8位；协

49、议地址长度：4,IP地址是4个字节32位；操作字段：1，APR请求；2,ARP应答；发送端MAC地址：发送ARP包的源主机的MAC地址；发送端IP地址：发送ARP包的源主机的IP地址；目的端MAC地址：任意，可以填0；目的端IP地址：选择目的主机的IP地址；点击工具栏或菜单栏中的“发送”，在弹出对话框中选择“发送”按钮；在协议分析器端捕获该请求数据包及A R P 响应包并分析，A R P 响应包的源地址是多少？304、在协议分析器一端捕获数据报文并分析:其中是否有ARP请求及应答报文？31计算机网络协议仿真实验分析各A R P 报文：源、目的M A C 地址都是什么？源、目的I P 地址都是什

50、么？为什么产生这样的A R P 报文？5、在命令提示符下运行：a r p -a命令，检 查 A R P 高速缓存中的内容是否发生变化？分析原因。6、清空协议分析器的A R P 高速缓存，再次运行P i n g 1 7 2.1 6.1.5 6,在协议分析器一端捕获的数据报文是否和上一次一样？练习四：运 行 P i n g 命 令（经网关连接的不同子网上的主机）1、在命令提示符下运行：a r p -d 命令，清空A R P 高速缓存2、在命令提示符下运行：a r p -a 命令，检查A R P 高速缓存3、从地址本选择与本机属于不同子网的主机的I P 地 址（例如：1 7 2.1 6.0.3 4）