計算機網(wǎng)絡專業(yè)課程設計方案報告

目錄TOC\o"1-4"\h\z\u一． 課程目和任務 3二． 課程基本內(nèi)容和規(guī)定 32.1 實驗理論 32.2 實驗內(nèi)容 31. 慣用網(wǎng)絡命令 32. 互換機與路由器 173. 網(wǎng)絡編程 30三． 課程設計總結(jié)體會 36課程目和任務本課程規(guī)定學生在“計算機網(wǎng)絡原理”理論學習基本上，驗證和加深對計算機網(wǎng)絡概念理解。通過本課程實踐，培養(yǎng)學生獨立思考、綜合分析和動手實踐能力。通過本課程學習，達到如下目的：(1).理解計算機網(wǎng)絡體系構(gòu)造和工作原理，掌握慣用網(wǎng)絡命令，可以對命令功能進行解釋，分析命令執(zhí)行成果，得到合理有效結(jié)論。(2).掌握PacketTracer軟件操作辦法，可以使用該軟件模仿組網(wǎng)、配備互換機、路由器，可以按照實驗方案實行仿真實驗，采集和整頓數(shù)據(jù)。(3).具備網(wǎng)絡編程能力，可以設計抓包程序獲取數(shù)據(jù)包，結(jié)合有關合同對數(shù)據(jù)包各個字段含義進行分析、解決和解釋，獲取有效結(jié)論。課程基本內(nèi)容和規(guī)定實驗理論1.慣用網(wǎng)絡命令工作原理及合同2.ARP原理3.ICMP合同及原理4.telnet遠程登錄原理5.IP報文格式及路由轉(zhuǎn)發(fā)6.以太網(wǎng)CSMA/CD合同原理7.透明網(wǎng)橋、以太網(wǎng)互換機8.虛擬局域網(wǎng)VLAN9.路由器作用、靜態(tài)路由、動態(tài)路由10.IP報文格式及IP合同11. Socket網(wǎng)絡編程實驗內(nèi)容慣用網(wǎng)絡命令規(guī)定在Windows環(huán)境下掌握ipconfig,ping,netstat,tracert,arp,telnet進行網(wǎng)絡狀態(tài)監(jiān)測、跟蹤辦法。(a).ipconfigipconfig功能：可用于顯示本機所有當前TCP/IP配備設立值，刷新動態(tài)主機配備合同（DHCP），以及域名系統(tǒng)設立（DNS）。1.不帶參數(shù)ipconfig該命令用于查看適配器IP地址子網(wǎng)掩碼等屬性圖中可以看到以太網(wǎng)適配器IP地址20，其子網(wǎng)掩碼2.帶參數(shù)ipconfig(1).ipconfig/all該命令用于查看適配器IP地址，子網(wǎng)掩碼等屬性，較不帶參數(shù)ipconfig多了顯示MAC地址，下圖可以看到各個組件物理地址，與ipconfig相比較更為詳細(2).ipconfig/renew即重新獲取IP地址(3).ipconfig/release該命令用于釋放即歸還所有適配器IP地址，與不帶參數(shù)ipconfig相比較，以太網(wǎng)適配器，即網(wǎng)卡IP地址沒有顯示，闡明已被釋放(b)pingping命令作用用于檢查網(wǎng)絡與否連通，到某個目地址與否可達，可以協(xié)助分析網(wǎng)絡故障ping命令原理基于ICMP合同，PING使用了回送祈求與回送回答報文。依照與否收到報文來判斷目端口與否可達，依照發(fā)送報文個數(shù)與接受到回答報文個數(shù)來判斷鏈路質(zhì)量，依照RTT來判斷源端與目端之間距離。1.不帶參數(shù)ping圖1是ping環(huán)回地址，圖2則是一種本網(wǎng)內(nèi)不存在IP，可以看到圖1ping通，而圖二祈求超時2.帶參數(shù)ping(1).ping–t該命令即始終ping某個地址，直到結(jié)束為止，在ctrl+c輸入前始終不會停止(2).ping–a該命令是將地址解析為顧客名，圖中Advertisement就是解析出顧客名(3).ping–n該命令用于設立發(fā)送個數(shù)，設立1即發(fā)送1個，8即8個(c).netstatnetstat命令作用顯示網(wǎng)絡連接、路由表和網(wǎng)絡接口信息，顯示當前有哪些網(wǎng)絡連接正在工作?？捎糜跈z查本機各端口網(wǎng)絡連接狀況。1.不帶參數(shù)netstat該命令用于監(jiān)控TCP/IP網(wǎng)絡，顯示活動TCP連接，圖中顯示了活動中TCP連接，不涉及LISTENING狀態(tài)連接2.帶參數(shù)netstat(1).netstat–a顯示所有連接和偵聽端口，所有有效連接信息列表(由于數(shù)據(jù)過多，只截取了某些)。(2).netstat–s顯示每個合同各項記錄(數(shù)據(jù)諸多，只截取了一某些)(3).netstat–e該命令即顯示總量記錄，數(shù)值上為-s各個合同總和(4).netstat–r該命令顯示核心路由表(d).TracertTracert命令作用用于查看IP數(shù)據(jù)包在訪問目的時采用途徑Tracert命令原理從源主機向主機發(fā)送一連串IP數(shù)據(jù)報，其中分裝是是無法交付UDP顧客數(shù)據(jù)報，通過設立數(shù)據(jù)包生存時間TTL，到路由器時TTL正好為1，接著路由器將TTL變?yōu)?，丟棄數(shù)據(jù)報并向源主機發(fā)送ICMP時間超過差錯報告報文。當達到目主機時，由于無法交付UDP顧客數(shù)據(jù)報，目主機向源主機發(fā)送ICMP終點不可達差錯報告報文。源主機可以從這些差錯報文中懂得途徑上路由信息。1.不帶參數(shù)Tracert該命令用于查看數(shù)據(jù)包在訪問目的時采用途徑，不帶參數(shù)則默認30個躍點跟蹤2.帶參數(shù)Tracert(1).Tracert–h控制躍點跟蹤個數(shù)，設立5個就只顯示5個(2).Tracert–d設立不把地址解析為計算機名，與不帶參數(shù)Tracert對比可見計算機名沒有顯示(e).arparp命令作用arp命令用于顯示和修改ARP使用“IP到物理”地址轉(zhuǎn)換表。arp命令原理每臺裝有網(wǎng)卡主機中均有一種ARP表，保存著同一網(wǎng)絡中IP到MAC之間映射記錄。ARP表并不是一成不變，大概每2分鐘更新一次，這種紀錄稱為動態(tài)式（Dynamic）記錄。尚有一種稱為靜態(tài)記錄，也就是表中記錄不變，直到TCP/IP合同重啟后才會消失。1.arp命令(1).arp–s與arp-darp–s用于增長ARP項，arp-d用于刪除ARP項目，先增長了4和其相應MAC地址3C-FD-A1-85-34-12，再查詢可以查到，再通過-d刪除，之后便查不到了(2).arp–a與arp-a-varp–a用于顯示所有ARP項目，arp-a-v則是詳細顯示（-v會顯示無效項目），arp-a后加IP地址則顯示IP地址相應ARP項目（如上圖）(f).telnettelnet作用顧客可以登錄到遠地另一臺主機上，可以使用目的主機上軟、硬件資源，是一種簡樸遠程終端合同。telnet原理使用客戶服務器方式。在本地系統(tǒng)運營Telnet客戶進程，遠地運營服務器進程。1.telnetIP即連接這個IP地址，圖中連接了即環(huán)回地址，連接成功2.建立連接后有這些操作3.sen即發(fā)送字符串，圖中發(fā)送了4567984.display顯示操作參數(shù)，5.set與unset圖1和圖2為協(xié)助中某些設立操作，圖3圖4測試了進行身份驗證設立，圖三設立了進行身份驗證，圖四解除了這個設立6.close關閉連接，關閉了與連接，再次企圖發(fā)送數(shù)據(jù)則顯示未連接互換機與路由器安裝packettracer，在packettracer仿真環(huán)境下，熟悉互換機命令、互換機初始化配備；在互換機上實現(xiàn)VLAN配備，規(guī)定：創(chuàng)立三個VLAN，給出拓撲，查看VLAN信息基于Console控制臺登錄配備路由器，學習路由器配備有關命令；基于packettracer構(gòu)建網(wǎng)絡環(huán)境，分別進行靜態(tài)路由配備和基于RIP動態(tài)路由配備。規(guī)定：靜態(tài)路由配備拓撲中至少4個路由器；RIP動態(tài)路由配備中源站和目站之間設立兩條跳數(shù)不同途徑，通過RIP配備后查看選取是哪條途徑。節(jié)點涉及主機、路由器、互換機等都要依照個人名字首字母加學號后兩位進行命名。規(guī)定給出網(wǎng)絡設計思路、拓撲構(gòu)造、配備辦法與過程及驗證思路與過程。提供截圖實驗內(nèi)容：1.在互換機上實現(xiàn)VLAN配備(1).建立VLAN思路需要構(gòu)建三個VLAN，一方面需要用6臺主機。用兩臺互換機，則主機和互換機之間需要直通線纜6根，兩個互換機之間需要交叉線纜一根。在HKB11switch0上，創(chuàng)立三個VLAN，即VLAN10，VLAN20，VLAN30，把三個端口分別劃給這三個VLAN。HKB11switch1上也是如此，之后把兩個互換機相連(2).拓撲構(gòu)造(3).配備過程主機IP地址連接互換機/端口所屬VLANHKB11PC0HKB11Switch0Fa0/1VLAN1HKB11PC1HKB11Switch0Fa0/2VLAN2HKB11PC2HKB11Switch0Fa0/3VLAN3HKB11PC3HKB11Switch1Fa0/1VLAN1HKB11PC4HKB11Switch1Fa0/2VLAN2HKB11PC5HKB11Switch1Fa0/3VLAN3(a).配備主機IP地址，子網(wǎng)掩碼以及修改名稱(以PC0為例)將PC0IP地址設為，子網(wǎng)掩碼為，名稱為HKB11PC0(b).修改互換機名稱(以Switch0為例)將Switch0名稱設為HKB11Switch0(c).設立VLAN在互換機Switch0中增長了VLAN10,VLAN20,VLAN30,Switch1中同理(d).把端口劃分給這三個VLAN端口1劃分給VLAN1,端口2劃分給VLAN2，端口3劃分給VLAN3，Switch1中相似操作(e).設立互換機互連接口我互換機互連接口均為10號，圖中為Switch0設立，1同理，(4).驗證構(gòu)造對的(a).查看VLAN表圖中為Switch0VLAN表，可以看到三個VLAN中個有一種端口(b).ping命令PC0分別pingPC2,PC3,PC4PC0和PC2在同一種互換機下，ping不通PC0和PC3屬于同一種VLAN，ping通PC0和PC4既不屬于同一種VLAN，也不在同一種互換機下，ping不通闡明VLAN建立對的pc2pc3pc42.靜態(tài)路由設立(1).建立靜態(tài)路由思路一方面依照題目規(guī)定需要4個路由器，則需要至少8臺主機，4臺互換機，8臺主機兩兩一組，分為4組，4組分別處在不同網(wǎng)段下，各自連接一種互換機，之后互換機再連接一種路由器，路由器之間互相連接(2).拓撲構(gòu)造(3).配備過程路由器網(wǎng)段主機1主機2Router0Pc0Pc1Router1Pc2Pc3Router2Pc4Pc5Router3Pc6Pc7(a).配備主機以PC0為例，IP地址設為，子網(wǎng)掩碼,默認網(wǎng)關設為，即其路由器IP地址(b)配備路由器一方面關閉路由器電源，然后把WIC-2T拖到圖中花圈除再打開電源然后設立FastEthernet0/0端口，填入IP地址和子網(wǎng)掩碼，之后再PortStatus處點擊On打開連接然后，設立Serial0/3/0(0/3/1)同理，同樣設立IP地址和子網(wǎng)掩碼，然后ClockRate處進行設立，最后PostStatus處設立ps.Router0與Router1之間為網(wǎng)段，Router1與Router2之間為網(wǎng)段，Router2與Router3之間為網(wǎng)段最后設立下一跳Router0Router1Router2Router3(4).驗證構(gòu)造對的(a).ping命令此處由PC0依次pingPC1()PC2(),PC4(),PC6()pc1pc2pc4pc6可見被ping四個主機位于4個不同子網(wǎng)中，均能ping通，可見靜態(tài)路由建立成功(b).tracert命令來驗證對的此處由PC0查看其到PC4，PC6途徑pc4pc6由途徑也可以看到與設立下一跳完全吻合3.RIP動態(tài)路由配備(1).動態(tài)路由思路一種端口到另一種端口有兩條跳數(shù)不同途徑，則最簡樸構(gòu)造為三角構(gòu)造，即需要三個路由器兩兩互連，再各自連上一臺主機(2).拓撲構(gòu)造(3).配備過程路由器網(wǎng)段主機Router0PC0Router1PC1Router2PC2(a).配備主機(以主機PC0為例)設立IP地址為，子網(wǎng)掩碼，默認網(wǎng)關(b).配備路由器一方面同樣關閉電源將WIC-2T拖入黑圈處，再打開電源然后配備FastEthernet0/0端口，IP為，子網(wǎng)掩碼，然后點擊On打開然后配備Serial0/3/0端口，3/1同樣此處Router0和Router之間為網(wǎng)段，Router1與Router2之間為網(wǎng)段，Router2與Router0之間為網(wǎng)段最后配備路由表Router0Router1Router2(4).驗證構(gòu)造對的(a).ping命令由PC0分別pingPC1和PC2pc1pc2均能ping通(b).Tracert命令查看PC0到PC1途徑顯示途徑符合RIP動態(tài)路由網(wǎng)絡編程編程需求：捕獲本機網(wǎng)卡IP包，對捕獲IP包進行解析。規(guī)定必要輸出如下字段：版本號、總長度、標志位、片偏移、合同、源地址和目地址。實驗總結(jié)與心得體會（5分）(1).操作系統(tǒng)和實驗軟件操作系統(tǒng)為Windows10，軟件為VisualStudio(2).IP數(shù)據(jù)報首部各個字段版本號：占4位，IP合同版本號，IPv4此字段值為4，IPv6此字段值為6首部長度：占4位，涉及固定某些和可選某些，因而首部最長為60字節(jié)，最短為20字節(jié)(不涉及選項和填充某些);服務類型：占8位，(由于該字段始終棄而不用，因而不用考慮)總長度：占16位，以字節(jié)為單位，總長度包括IP頭部和數(shù)據(jù)某些，IP數(shù)據(jù)報最大長度為65535字節(jié)，但是注意最大不要超過MTU長度標記：占16位，唯一標記一種數(shù)據(jù)報,可以將之當成一種計數(shù)器，每發(fā)送一種數(shù)據(jù)包，則該值加1，如果數(shù)據(jù)報分片,則每個分片標記都同樣，各個分片共享一種標記號標志位：占3位，最高位為0；最低位MF=1（0），背面尚有分片（最后一種報片）；DF=1（0），不能分片（可以分片）片偏移：占13位，用以指出該分段第一種數(shù)據(jù)字節(jié)在原始數(shù)據(jù)報中偏移位置(以8字節(jié)為單位),IP分片后每一種分組都具備自己首部，并且標志位相似，但是片偏移值不同，通過片偏移值接受端可以重新組裝IP包生存時間：占8位，表達數(shù)據(jù)報最多可通過路由器數(shù)量.取值0～255,每通過一種路由器，TTL值減1,為0時被丟棄，并發(fā)送ICMP報文告知源主機，TTL可以避免數(shù)據(jù)報在路由器之間不斷循環(huán)合同類型：占8位，指明IP層上承載是哪個高檔合同，在分用過程中，合同棧懂得該交給上層哪個合同解決，如1為ICMP，2為IGMP，6為TCP，17為UDP等.。首部檢查和：占16位，保證數(shù)據(jù)報頭部數(shù)據(jù)完整性,但校驗不涉及數(shù)據(jù)某些。源地址：32位，發(fā)送方IP地址目地址：32位，接受方IP地址(3).設計思路socket編程，在理解IP數(shù)據(jù)報首部前提下去進行，先定義IP數(shù)據(jù)包頭類，然后初始化套接字，將網(wǎng)卡設立為混雜模式，監(jiān)聽數(shù)據(jù)包，最后接受通過IP包并輸出(4).實驗成果與分析第一種數(shù)據(jù)包UDP包，源地址為20即本機，目地址為，第二個包為UDP包，源地址為，目地址為20即本機(5).程序流程圖(6).實驗總結(jié)這算是一種全新領域吧，起碼對我而言是這樣，之前沒有接觸過任何關于這方面東西，完全不懂得如何下手，沒辦法只能去搜查資料，通過這次實驗也對這方面有了點理解了，不會像開始那樣不懂得怎么寫了源代碼：IP_HEAD.h#include<winsock2.h>classIP_HEAD//IP首部{public: BYTEver_hlen；//IP合同版本和IP首部長度。高4位為版本，低4位為首部長度(單位為4bytes) BYTEbyTOS；//服務類型 WORDwPacketLen；//IP包總長度。涉及首部，單位為byte。 WORDwSequence；//標記，普通每個IP包序號遞增。 union { WORDFlags；//標志 WORDFragOf；//分段偏移 }; BYTEbyTTL；//生存時間 BYTEbyProtocolType；//合同類型，見PROTOCOL_TYPE定義 WORDwHeadCheckSum；//IP首部校驗 DWORDdwIPSrc；//源地址 DWORDdwIPDes；//目地址 BYTEOptions；//選項};main.cpp#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include<iostream>#include<winsock2.h>#include<windows.h>#include<string.h>#include<mstcpip.h>#include"IP_HEAD.h"#pragmacomment(lib,"Ws2_32.lib")usingnamespacestd;intnumber;intDecodeIP(char*buf，intlen){ intn=len; if(n>=sizeof(IP_HEAD)) { IP_HEADiphead; iphead=*(IP_HEAD*)buf; cout<<"第"<<number++<<"個IP數(shù)據(jù)包信息："<<endl; cout<<"合同版本:"<<(iphead.ver_hlen>>4)<<endl; cout<<"首部長度:"<<((iphead.ver_hlen&0x0F)<<2)<<endl;//單位為4字節(jié) cout<<"服務類型:Priority："<<(iphead.byTOS>>5)<<",Service："<<((iphead.byTOS>>1)&0x0f)<<endl; cout<<"IP包總長度:"<<ntohs(iphead.wPacketLen)<<endl；//網(wǎng)絡字節(jié)序轉(zhuǎn)為主機字節(jié)序 cout<<"標記:"<<ntohs(iphead.wSequence)<<endl; cout<<"標志位:"<<"DF="<<((iphead.Flags>>14)&0x01)<<",MF="<<((iphead.Flags>>13)&0x01)<<endl; cout<<"片偏移:"<<(iphead.FragOf&0x1fff)<<endl; cout<<"生存周期:"<<(int)iphead.byTTL<<endl; cout<<"合同類型:"<<int(iphead.byProtocolType)<<endl; cout<<"首部校驗和:"<<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; } return0;}voidAutoWSACleanup(){ ::WSACleanup()；//終結(jié)Winsock使用}intmain(){ intn; WSADATAwd；//一種數(shù)據(jù)構(gòu)造,這個構(gòu)造被用來存儲被WSAStartup函數(shù)調(diào)用后返回WindowsSockets數(shù)據(jù),它包括Winsock.dll執(zhí)行數(shù)據(jù)。 n=WSAStartup(MAKEWORD(2，2)，&wd)；//返回winsock服務初始化與否成功，若返回1則輸出錯誤 if(n) { cerr<<"WSAStartup函數(shù)錯誤！"<<endl; return-1; } atexit(AutoWSACleanup)； SOCKETsock=socket(AF_INET，SOCK_RAW，IPPROTO_IP)；//創(chuàng)立SOCKET if(sock==INVALID_SOCKET) { cerr<<WSAGetLastError(); return0; } //獲取本機地址 charname[128]; if(-1==gethostname(name，sizeof(name