计算机网络实验讲义(2012版)

2012版

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ZHEHANCNORMALUNIVERSITY

计算机网络实验讲义

姓名:

学号:

专业:

学院:

数理与信息工程学院计算机中心实验安排表

11-12（2）学期20-107实验分室课程名称：计算机网络

授课教师：鲁剑锋学生数：71

实实实实验类型

教星实验备注

日验实验验验（验证性/设

学期实验名称指导（必做

期时班级人课计性/综合性/

周几教师/选做）

间数时改进型）

周10级

用双绞线制作鲁剑

104.105计师+712验证性必做

网线锋

1-5计非

周10级

以太网数据帧鲁剑

114.175计师+712验证性必做

的构成锋

1-5n-ir.

周10级IP地址分类与

瞥剑

124.245计师+71IP数据包的组2验证性必做

锋

1-5计非成

周10级UDP和TCP

鲁剑

135.15计师+71协议（实验52验证性必做

锋

1-5计非和6）

周10级

FTP文件传输鲁剑

145.85计师+712验证性必做

协议锋

1-5计非

周10级

DHCP动态主鲁剑

155.155计师+712验证性必做

机配置协议锋

1-5计非

周10级

超文本传输协鲁剑

165.225计师+712验证性必做

议锋

1-5计非

系主任审核：实验室主任审核：

说明：1、请按照教学计划确定实验课时与实验个数，不要多做或少做。

2、填写之前请向实验员了解每批可容纳人数，以确定实验批次。

3、硬件实验每25人左右配备一名指导教师，软件实验每60人左右配备一名指导教

师。

目录

实验一用双绞线制作网线..................................3

实验二以太网链路层帧格式分析............................7

实验三IP地址分类与IP数据包的组成.......................13

实验四ARP地址解析协议.................................21

实验五UDP用户数据报协议...............................27

实验六TCP传输控制协议.................................31

实验七FTP文件传输协议.................................41

实验八DHCP动态主机配置协议............................50

实验九HTTP超文本传输协议..............................62

实验一用双绞线制作网线

实验目的

1.了解常用网线的种类。

2.掌握在各种应用环境下非屏蔽双绞线制作网线的方法及连接方法。

3.掌握网线连通性测试方法。

实验设备

压线钳一把、测线仪一个、双绞线若干段、RJ-45水晶头若干

背景知识

网线常用的有：双绞线、同轴电缆、光纤等。双绞线可按其是否外加金属网丝套的屏蔽

层而区分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。从性价比和可维护性出发，

大多数局域网使用非屏蔽双绞线（UTP-UnshieldedTwistedpair）作为布线的传输介质

来组网。

双绞线由8根不同颜色的线分成4对绞合在一起,成对扭绞的作用是尽可能减少电磁辐

射与外部电磁干扰的影响。在EIA/TIA-568标准中，将双绞线按电气特性区分为:

三类、四类、五类线。网络中最常用的是三类线和五类线，目前已有六类以上的。

UTP网线由一定长度的双绞线和RJ45水晶头组成。做好的网线要将RJ45水晶

头接入网卡或HUB等网络设备的RJ45插座内。相应地RJ45插头座也区分为三类或

五类电气特性。RJ45水晶头由金属片和塑料构成，制作网线所需要的RJ—45水晶接

头前端有8个凹槽，简称“SE"（Position,位置）。凹槽内的金属触点共有8个，简称“8

C”（Contact,触点），因此业界对此有“8P8C”的别称。特别需要注意的是RJ4

5水晶头引脚序号，当金属片面对我们的时候从左至右引脚序号是1〜8,序号对于网络

连线非常重要，不能搞错。

EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序568A与568B。

2456781234567

»白U

息

白

白

或

忸

检

白

1棕£

爆

£粽

株

1568A1568B

（1）EIA/T1A568A标准：白绿/绿/白橙/蓝/白蓝/橙/白棕/棕（从左起）

（2）EIA/TIA568B标准：白橙/橙/白绿/蓝/白蓝/绿/白棕/棕（从左起）

网线制作方法有两种：

（1）直通线：双绞线两边都按照EIAT/TIA568B标准连接水晶头。

(2)交叉线：双绞线一边是按照EIAT/TIA568A标准连接，另一边按照EITATIA

568B标准连接水晶头。

用户可根据实际需要选用直通线或交叉线，各种使用情况如下(PC:计算机、HUB:

集线器、SWITCH：交换机、ROUTER:路由器)：

PC——PC：交叉线

PC——HUB；直通线

HUB普通口——HUB普通口：交叉线

HUB级联口——HUB级联口：交叉线

HUB普通口——HUB级联口：直通线

HUB——SWITCH:交叉线

HUB级联口——SWITCH：直通线

SWITCH------SWITCH：交叉线

SWITCH——ROUTER：直通线

ROUTER------ROUTER：交叉线

另外要注意的是在实际通信中只用到双绞线八根铜线中的第1、2、3、6四条铜

线。

实验内容和要求

各小组制作直通线、交叉线各一条，长度均为1.5M»

实验步骤

1、先用双绞线剥线器将双绞线的外皮除去3厘米左右。

2、将裸露的双绞线中的橙色对线拨向自己的左方，棕色对线拨向右方向，绿色对线拨

向前方，蓝色对线拨向后方，如下图所示。左：橙前：绿后：蓝右：棕。小心的剥开每

一对线，按EIA/TIA568B的标准（白橙一橙一白绿一蓝一白蓝一绿一白棕一棕）排

列好。需要特别注意的是，绿色条线必须跨越蓝色对线。这里最容易犯错的地方就是将白

绿线与绿线相邻放在一起，这样会造成串扰，使传输效率降低。

3、把线整齐，将裸露出的双绞线用专用钳剪下，只剩约14mm的长度，并剪齐线头。

将双绞线的每一根线依序放入RJ45接头的引脚内，第一只引脚内应该放白橙色的线，其

余类推。

4、确定双绞

线的每根线已经放置正确，并查看每根线是否进入到水晶头的底部位置。如到了底部就

可以用RJ45压线钳压接RJ45接头。这样RJ45头就制作完成了。

5、用RJ45压线钳压接RJ45接头，把水晶头里的八块小铜片压下去后，使每一块

铜片的尖角都触到一根铜线，这样制作完成了一个RJ45头。同样完成另一端的RJ45接

头。

6、最后用测试仪测试一下通断性。

实验结果

1、根据实际制作结果填写交叉线两端的连线情况。连线是否正确？如不正确，为什么

为错？

连接号第1对第2对第3对第4对第5对第6对第7对第8对

A端RJ-45

B端RJ-45

2、根据实际制作结果填写直通线两端的连线情况。连线是否正确？如不正确，为什么

为错？

连接号第1对第2对第3对第4对第5对第6对第7对第8对

A端RJ-45

B端RJ-45

3、描述直通线和交叉线在测试仪上两端指示灯怎样闪亮网线才算制作合格。

4、双绞线中的一对线缆为何要绞在一起，其作用是什么？

实验二以太网链路层帧格式分析

实验目的

1、分析EthernetV2标准规定的MAC层帧结构，了解IEEE802.3标准规定的MAC

层帧结构和TCP/IP的主要协议和协议的层次结构：

2、掌握网络协议分析软件的基本使用方法；

3、掌握网络协议编辑软件的基本使用方法。

实验学时

4学时

实验类型

验证型

实验内容

1、学习网络协议编辑软件的各组成部分及其功能；

2、学习网络协议分析软件的各组成部分及其功能：

3、学会使用网络协议编辑软件编辑以太网数据包；

4、理解MAC地址的作用；

5、理解MAC首部中的LLC—PDU长度/类型字段的功能；

6、学会观察并分析地址本中的MAC地址。

实验流程

实验环境

局域网环境，1台PC机。

实验原理

详见理论教材。

实验步骤

步骤1：运行ipconfig命令

1在Windows的命令提示符界面中输入命令：ipconfig/all,会显示本机的网络信息:

lEthemetAdApter本地连接：

Connection-8pecificDNSSuffix

Description.:Intel<R>PRO/1000PLNetworkConnect

ion

)

PhysicalAddress..・•・・•.:[»lS-58-2F-7E-7E

DhcpEnabled..：No

IPAddress.•••••••*«,:172.16.1.98

SubnetMask....................................・:255.255.255.0

DefaultGateway・•・・・・•・：172.16.1.1

nuec一一——•«no«c.oor

2、观察运行结果，获得本机的以太网地址。

步骤2：编辑LLC信息帧并发送

1、打开协议编辑软件，在工具栏选择“添加”，会弹出“协议模版”的对话框，如图所示,

在“选择生成的网络包”下拉列表中选择“LLC协议模版”，建立一个LLC帧；

添加一个数据包

2、在“协议模版”对话框中点击“确定”按钮后，会出现新建立的数据帧，此时在协议编

辑软件的各部分会显示出该帧的信息。如图所示：

新建的LLC帧

数据包列表区中显示：新帧的序号（为0）、概要信息;

协议树中显示以太网MAC层协议；

数据包编辑区中显示新帧各字段的默认值；

十六进制显示区中显示新帧对应的十六进制信息。

3、编辑LLC帧

在数据包编辑区中编辑该帧；具体步骤为:

编辑LLC帧

填写“目的物理地址”字段；

方法一：手工填写。

方法二：选择“地址本”中主机B的IP地址，确定后即可填入主机B的MAC地址；

填写“源物理地址”字段，方法同上，此处为了提示这是一个在协议编辑软件中编辑的帧,

填入一个不存在的源物理地址；

注意：协议编辑软件可以编辑本机发送的MAC帧，也可以编辑另一台主机发送MAC

帧，所以，源物理地址字段可以填写本机MAC地址，也可以填写其他主机的物理地址。但

要注意网络协议分析软件中过滤器的设置，否则会捕获不到数据包。

协议树中会显示LLC；其中的目标服务访问点和源服务访问点，可以不变。

LLC的控制字段内容不需改变，因此最低位为零（传输时的第一位），表示信息帧。

发送数据包

4、数据包编辑区与十六进制显示区是联动的，选中数据包编辑区中的某一字段，该字

段对应的十六进制值会相应地改变颜色，观察十六进制显示区中该帧的信息。

5、点击工具栏或菜单栏中的“发送”，在弹出的“发送数据包”对话框上选中“循环发送”,

填入发送次数，选择“开始”按钮，即可按照预定的数目发送该帧。在本例中，选择发送10

次，如上图所示。

6、在主机B的网络协议分析软件一端，点击工具栏内的“开始”按钮，对数据帧进行捕

获，按“结束”按钮停止捕获。捕获到的数据帧会显示在页面中，可以选择两种视图对捕获到

的数据帧进行分析，会话视图和协议视图，如图所示的会话视图可以清楚的看到捕获数据包

的分类统计结果:

--y-LLC(10]-丁IEEE802.37802.2

Q目京加的Mt：00-15-58-2f-7e-7e

.HW攵：：21字节—00-11*11*22<22<22

♦授收：：21手节OKJ9t：7

♦我收：:21字节-VUC

♦接蚊：；21字节1目保*务访问点：8

•接收：：21手节J漫事务②问点:8

O技剑8

♦震收：：21字节。B外敌毫:

♦技0:21/节

0提收：：21字节

锣分需列・屯交互序列明

WT甫漏"T丽正—T日丽城丁协长…］丽y

oo-il-li-...oo-is-sa-...UC...2

00*11*11*...00-15-5S-...UC...2

00-15-Se-...UC...2

134.000...00<11*11*...00*15-58*...UC...2

44qnm0Q-1I-II-...00-I5-58-...UC...2

W合法视吗)&协议衩明

R*a<Kr

捕获数据包——会话视图

从中可以看出，刚才编辑发送的10个数据帧已经全部被捕获到了。该数据帧的源MAC

地址是：00-11-11-22-22-22,目的MAC地址是00-15-58-2f-7e-7e（即主机B）,数据帧总长

度21字节，包括14字节的以太网帧头，3字节的LLC首部。LLC首部中，目标服务访问

点和源服务访问点，以及控制字段的值均为0。协议视图中，则可以方便的看到数据帧内详

细的十六进制数据内容。

步骤3：编辑LLC监控帧和无编号帧，并发送和捕获

1、编辑帧的步骤同步骤二，只是修改LLCPDU的控制字段。

2、编辑监控帧，注意LLC首部的控制字段值为0x01。

3、编辑无编号帧，注意LLC首部的控制字段值为0x03。

4、在监测端捕获数据包，确定是否是监控帧和无编号帧：

-丁正EE802.3/802,2-T"IEEE802.3/802.2

购目标物理地址：00-15-58-2f-7e-7e电目标物理地址:00-15-58-2f-7e-7e

时源物理地址:0041-11-22-22-22即源物理地址:00-1i-11-22.22-22

日长度：7©长度：7

由bLLC；-：V*LLC

□目标服务访问点：00O目标服务访问点：00

0源服务访问点：00Q源服务访问点：0。

制:01©第制:03

Q额外数据:test0额外数据:test

（a）监控帧（手无编号帧

监控帧和无编号帧

步骤4：保存捕获的数据帧

1、在工具栏选择“导出”，会弹出“另存为”对话框，选择保存路径，如图所示。

导出捕获的数据帧

2、将编辑好的以太网帧保存到文件中，文件名为：MAC.xmL

3、在工具栏中选择“导入”，找到刚才保存的文件MAC.xml,打开，即可在网络协议分

析软件中对已经保存的数据帧进行分析。

步骤5：捕获数据帧并分析

1、启动网络协议分析软件在网络内进行捕获，获得若干以太网帧。

2、对其中的5-10个帧的以太网首部进行观察和分析，分析的内容为：源物理地址、目

的物理地址、上层协议类型。

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，MAC层的作用是什么？

2、为什么IEEE802标准将数据链路层分割为MAC子层和LLC子层？

实验三IP地址分类与IP数据包的组成

实验目的

1、理解IP层的作用以及IP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IP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1P地址的分类方式区分各类IP地址；

2、掌握IP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IP地址的网络号、子网号和主机号;

4、学会分析给定数据包的IP首部信息；

5、学会手工计算IP校验和的方法。

实验流程

实验环境

局域网环境，1台PC机。

实验原理

详见理论教材。

实验步骤

步骤1:查看本机网络状态

ipconfig命令在主机中用于查看本机的网络配置，包括主机的IP地址、MAC地址、网

关、DNS配置等信息。

1、在运行中输入cmd,出现界面后输入ipconfig/all：如图：

G：^DocumentsandSe€t;SAdministi«aitoi«>ipcon£icjZa.ll

UindowsIPConfisfut'dt;ion

HostName97ebd74al6b94e6

Primar-yDnsSuffix

NodeTypeUnknown

IPRoutingEnabled.No

WINSP**oxyEnabled.No

Ethernetadapt5：

Connection—specifxcDNSSuf£ix.:

Desci*iptionAt€a.nsicL2FastEtliei*net10/100Base-TA

daptei*

PhysicalAddress00-1B-FC-fi6-AE-E2

DHCPEnabledNo

IPAddress：172.16.1.239

Subnet;Mask..=255.255.255.0

Defalt工七Gateway：172_16.1.1

DNSSei'vei's：172.16.1.248

202.96.64.68

ipconfig输出信息

2、观察运行结果，获得本机的IP地址及子网掩码；

从上图中的显示结果中可以看到，ipconfig/all命令输出包括主机名称，节点类型等,

以及网络接口上的相关配置。从上图中可以看到网络接口配置为：

MAC地址：00-1B-FC-A6-AE-E2

DHCP：为未启用

IP地址:39

子网掩码：

默认网关：

DNS服务器：48

8

3、分析本主机属于哪•类IP地址，网络号、子网号和主机号分别是什么。

步骤2：利用网络协议分析软件捕获并分析IP数据包

1、在本地主机中打开网络协议分析软件，在工具栏中点击“开始”，待一段时间后，点

击“结束”。

2、在捕获到数据包中，选择IP数据包进行分析，如下图所示。

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IP数据包分析

2、分析捕获到的IP数据包，因此在本实验中，只分析数据的的IP包头部分。

版本信息：4,标识此报文为IPv4报文。

头部长度：5,标识IP报头长度为5个32比特。在上图中，IP报头最末端为01FF,

整个IP包头长度为20字节，共160位，即32比特的5倍。

区分服务类型：0,在此报文中不涉及服务质量的区分。

总长度：60,表示总长度为60字节。

标识：0X1F06,此数据包没有进行分片。

标志：2,二进制为010,表示此数据包不可分片。

分段偏移量：0X0000,此数据包没有进行分片。

生存时间：127,每经过一个路由器，生存时间减1,当生存时间减小为0时，数据包

被丢弃而不被转发。

源IP地址：此字段显示了数据包的源地址。

目的IP地址：此字段显示了数据包的目的地址。

其他：此包头中，没有选项字段，没有填充字段。IP报头之后的部分为IP包中的数据

部分。

步骤3：利用网络协议编辑软件编辑并发送IP数据包

1、在本地主机打开网络协议编辑软件，在工具栏选择“添加”，建立一个IP数据包。

2、填写“源物理地址”：可以在地址本中找到本机的MAC地址，然后左键选择，点击“确

定”加入地址。

3、填写“目的物理地址”：可以在地址本中选择主机B的MAC地址，然后左键选择并

单击“确定”加入地址。

4、填写“类型或长度”：该字段值为0800。

配置完成后，在数据包编辑区中会出现IP层各个字段及其默认值，如下图所示。

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编辑IP数据包

填写IP协议头信息：

版本信息：4,

IP头长度：5,如果没有选项，IPv4包头长度为20字节，为5个32比特长度。

服务类型：00,服务类型（TOS）

总长度：该值为IP首部长度加上数据部分的长度：如果没有数据该字段应为20,否则

加上数据的长度，此处可以选用默认值。

标识字段：可以采用默认值，或任意值，例如0。

标志字段：可以采用默认值。

生存时间：可以采用默认值128,即TTL值

协议类型：即IP携带的上层协议类型（例如：TCP为6,UDP为17,ICMP为1）：本实

验填6,协议分析软件会自动将上层协议设为TCP。

首部校验和：先添0,等全部字段填完后再计算。

源IP地址：注意，网络协议编辑软件可以编辑本机发送IP数据包，也可以编辑另一台

机器发送IP数据包，所以，源IP地址字段可以填写本机IP地址，也可以填写其它机器的

IP地址（注意协议分析器的过滤器设置）；

目的IP地址：从地址本中选择主机B的主机的IP地址，左键选定，点击确定后“添加”;

注意源目的IP地址的配置要与源目的MAC地址相符。

当上述各字段值均已填写完毕后，可以计算“校验和”，校验和的计算有两种方法：

方法一：手工计算，首先把校验和字段置为0,然后对IP协议头中的每个16比特进行

反码求和（整个首部看成是由若干个16比特的字组成），然后取反，结果即校验和的值。

方法二：利用网络协议编辑软件提供的工具计算，左键点击工具栏的“校验和”即可。

如果要编辑多个IP数据包，可重复上述步骤。

点击工具栏或菜单栏中的“发送”，在弹出的对话框中配置发送次数，然后选择“开始”

按钮，发送帧序列，如下图所示。

发送IP数据包

在主机B中用协议分析器截获数据包并分析，捕获到的报文如下图所示。

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捕获到的IP报文

分析捕获到的数据包的IPv4报头部分

版本信息：IPv4报文的版本信息为4。

头部长度：IPv4报头不含选项和填充字段长度为20字节，是32比特的5倍。

总长度：总长度包含IP报头长度和IP包中的数据长度，协议分析软件将IP发送时自

动将上层协议选择为TCP,因此数据内容为TCP报头共20字节以及20字节数据，因此接

收到的IP报文长度为60字节。

标识、标识、分段偏移量：均与分片有关。

生存时间：由于数据包从源端到目的端没有经过任何路由器的转发,TTL值不变为128。

校验和：由于发包过程中，标识位和分段偏移修改，因此校验和也和发送的数据稍有不

同。

源目标地址：源目标地址在IP包的发送过程中不做修改。

用同样的方法，在主机A中编辑IP包，将目的MAC地址和目的IP地址修改为另夕卜•

组主机的地址如pc3,发送数据包。注意，封装IP包发往不同网段的目的主机时，目标MAC

地址选择网关的MAC地址，地址本中找不到不同网段的IP地址时，手工输入目的IP地址。

编辑的数据包如下图所示。

IKK

十六送1^2

IS-.«HITII00IBFCAtfAEQ00FCA6AEE2OS00

ChtOOOQOOlO0020DEAAAC1001E7

M900000200202

同

Him.rq0D0000

发往不同网段的IP包

在PC3中用协议分析软件抓包并分析，如下图所示。

捕获发自不同网段数据包分析

在上图中可以看到，和发往相同网段的数据包并无太多不同，主要区别在于:

接受报文中的源目的MAC地址与发送的源目的MAC地址不同；

生存时间：TTL的不同。

步骤4：ping远程主机，分析IP协议

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：51）。

在本机命令行界面下运行：ping51,,

在ping的目的地址的主机上用协议分析器一端捕获数据，记录源、目的物理地址及源、

目的IP地址，捕获到的报文如下图所示。

噎协议结构树

亨EthernetII

即目标物理地址:00-le-8c-a6-d6-4a

用源物理地此00-lb-fc-a6-ae-e2

©协议类型:。X080。

BT*IPv4

©版本信息：4

©头部长度：5

©区分服务类型：0

©总长度：60

©标识：11505

©分段偏移量;0X0000

Q生存时间TTL:128

©上层协议类型：1

职校船和:。XB1C5

食源IP地址：172.16,1.239

量目标IP地址:51

日宝ICMP

©类型：8

®代码:。

%检蛉和：QX485C

蜀数据：1

ping数据包

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ping目的主机上通过协议分析器，查看“交互序列图”，了解PING程序的会话过程,

如下图所示。

凫।交互序列图

ping的交互序列图

2、选择与本主机属于不同子网另一主机的IP地址（假设为：）；

在命令行方式下运行：ping；

协议分析器端捕获数据，记录源、目的物理地址和源、目的1P地址；

分析捕获数据的MAC地址与IP地址是否具有对应关系。

3、比较上面两个实验的结果，分析二者有何不同？

步骤5：本地IP数据包统计信息

netstat命令用于显示与IP、TCP、UDP和ICMP协议相关的统计数据，一般用于检验本

机各端口的网络连接情况。

1、在命令行界面下运行：netstat-r,显示本机路由表，记录本机的缺省网关的IP地址,

如下图所示:

G：SDocumentsandSettin9sMidministt«atoi*>netstat—t*

IPu4RouteTable

InterfaceList

0x1...........................MSTCPLoopbackintei'face

0x2...00lb£ca6aee2......fittansicL2FastEthernet10/100Base-TAdaptzei*

—KasperskyAnti-Uii*usNDISMinipoi't

HetxveRoutes：

NetworkDestinAt;ionNetmaskGatewayIntertcice

0.0.0.00