计算机网络实验报告-632007060215

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计算机网络实验报告

• 验证性实验--验证性实验
• • ipconfig
  • • 实作一
    • 实作二
  • ping
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  • • 实作一
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  • cache
  • • 实作一
    • 实作二
• Wireshark实验
• • 数据链路层
  • • 实作一 熟悉 Ethernet 帧结构
    • 实作二 了解子网内/外通信时的 MAC 地址
    • 实作三 掌握 ARP 解析过程
  • 网络层
  • • 实作一 熟悉 IP 包结构
    • 实作二 IP 包的分段与重组
    • 实作三 考察 TTL 事件
  • 传输层
  • • 实作一 熟悉 TCP 和 UDP 段结构
    • 实作二 分析 TCP 建立和释放连接
  • 应用层
  • • 实作一 了解 DNS 解析
    • 实作二 了解 HTTP 的请求和应答
• 计算机网络实验--Cisco Packet Tracer 实验
• • 直接连接两台 PC 构建 LAN
  • 用交换机构建 LAN
  • 交换机接口地址列表
  • 生成树协议（Spanning Tree Protocol）
  • 路由器配置初步
  • 静态路由
  • 动态路由 RIP
  • 动态路由 OSPF
  • 基于端口的网络地址翻译 PAT
  • 虚拟局域网 VLAN
  • 虚拟局域网管理 VTP
  • DHCP、DNS、Web服务器简单配置
  • WLAN初步配置

验证性实验–验证性实验

ipconfig

使用Cmder在命令行中完成操作

实作一

使用ipconfig/all 查看自己计算机网络配置


通过观察可得，第一张截图中的以太网2为虚拟机使用，第二张截图才是本机的网络配置
IP：10.60.95.205
SubnetMask：255.254.0.0
Getway：10.60.255.254

网络配置信息分析：

1.连接特定的DNS后缀：网卡对应的DNS服务器帮助解析IP。而此处为空，因为本地的连接没有 dns 服务器。
2.描述：网卡的品牌型号。
3.物理地址：以太网适配器（网卡）的物理地址。
4.DHCP已启用：DHCP是动态分配ip的协议，ip自动获取时会启用。DHCP通常被用于局域网环境，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使client动态的获得IP地址、Gateway地址（gateway就是网关，网关地址就是将两个使用不同协议的网络段连接在一起的IP地址，比如我们从一个房间到另一个房间要经过一扇门，那么从一个网络向另一个网络发送数据和接受数据也需要经过一道关口，而这个关口就是网关）、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。
5自动配置已启用：同上。
6.本地链接 IPv6 地址：ipv6表示法的ip地址%后面的11是网络号的个数
7.IPv4 地址：本地在局域网内的ip地址
8.子网掩码：化成二进制，全面是1的表示为网络号，后面为0的表示为主机号
9.获得租约的时间：此ip地址的开始使用时间。
10.租约过期的时间：此ip地址的到期时间。
11.默认网关：默认网关ip地址，意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。也就是你路由器的地址。
12.DHCP服务器：DHCP服务器地址，提供DHCP服务的电脑的IP地址
13.DHCPv6 IAID：身份关联标识符。
14.DHCPv6 客户端 DUID：DHCP 唯一标识符 。
15.TCPIP 上的 NetBIOS：当安装TCP/IP协议时，NetBIOS 也被Windows作为默认设置载入，我们的计算机也具有了NetBIOS本身的开放性。

实作二

舍友的网络配置

可以发现在同一网络下子网掩码和默认网关相同，所以出于同一子网

ping

ping 是工作在 TCP/IP 网络体系结构中应用层的一个服务命令， 主要是向特定的目的主机发送 ICMP（Internet Control Message Protocol 因特网报文控制协议）Echo 请求报文，测试目的站是否可达及了解其有关状态。

实作一

测试到某计算机如 重庆交通大学 Web 服务器的连通性

字节：表示发给主机的分组字节数，是规定的32字节
时间：表示主机回答相应的时间，是一个变值。
TTL：是系统默认的分组生存周期，直接反映分组经过router的个数(即:经过一个router转发ttl就减1)

实作二

了解 ping/?

假设你不能 ping 通某计算机或 IP，但你确定该计算机和你之间的网络是连通的，那么可能的原因是什么？该如何处理能保证 ping 通?

当你的网络出现故障不能访问某计算机如 14.215.177.39 (百度的 IP 地址之一 ) 时，我们一般可采用由近及远的连通性测试来确定问题所在。现假设你的 IP 是 192.168.1.89，你旁边计算机的 IP 是 192.168.1.64，网关的 IP 是 192.168.1.1 ，那么过程如下：
1、ping 127.0.0.1 ，测试自己计算机的状态，如果 OK，那么说明本机网络软件硬件工作正常，否则，问题在本机，检查本机 TCP/IP 配置即网卡状态等
2、ping 192.168.1.64 ，测试到旁边计算机的连通性，如果OK，那么说明本子网内部工作正常，否则，问题在本机网络出口到交换机之间，检查本机网卡到交换机的连线等
3、ping 192.168.1.1，测试到网关的连通性，如果 OK，那么说明本子网出口工作正常，否则，问题在网关，这是你无能为力的事情，报告给网管
4、ping 14.215.177.39，测试到百度的连通性，如果 OK，那就 OK，否则，问题在网关以外，这也是你无能为力的事情，报告给网管或者李彦宏？

✎ TroubleShooting 假设在秘籍中进行的网络排查中，ping 百度的 IP 即 ping 14.215.177.39 没问题，但 ping 百度的域名即 ping www.baidu 不行，那么可能的原因是什么？如何进行验证和解决？另外，经常有同学问到的：“能上 QQ，但不能上网” 跟这个问题的原因是相似的。
答：域名ping不通说明域名解析不出来。负责解析域名的DNS出现问题，首先清空一下DNS缓存，命令窗口输入ipconfig/flushdns然后设置电脑的DNS为google的DNS 8.8.8.8 或者电信的 101.226.4.6或者114.114.114.114大部分是可以的 如果还是Ping不通 则可联系给域名服务的服务商，他们会给出dns服务器。能上 QQ，但不能上网是因为QQ不需要DNS解析域名，DNS出问题不会影响QQ

tracert

TRACERT (Trace Route 的组合缩写)，也称为路由追踪，该命令行程序可用于跟踪 Internet 协议 （IP） 数据包传送到目标地址时经过的路径。

实作一

要了解到某计算机如 www.baidu 中间经过了哪些节点（路由器）及其它状态，可使用 tracert www.baidu 命令，查看反馈的信息，了解节点的个数。

实作二

ping.pe 这个网站可以探测从全球主要的 ISP 到某站点的线路状态
请使用浏览器访问 http://ping.pe/qige.io 进行了解。

✎ 问题一

tracert 能告诉我们路径上的节点以及大致的延迟等信息，那么它背后的原理是什么？本问题可结合第二部分的 Wireshark 实验进行验证。
答： Tracert 先发送 TTL 为 1的回应数据包，并在随后的每次发送过程将TTL递增 1，直到目标响应或 TTL 达到最大值，从而确定路由。通过检查中间路由器发回的“ICMP已超时”的消息确定路由。

✎ 问题二

在以上两个实作中，如果你留意路径中的节点，你会发现无论是访问百度还是棋歌教学网，路径中的第一跳都是相同的，甚至你应该发现似乎前几个节点都是相同的，你的解释是什么？

答：访问百度还是棋歌教学网都属于放完不同子网，电脑网络都是从本机出发通过重庆交通大学的交换机进入电信或者其他通讯公司的通信子网上的，第一跳都是到网关上，所以是相同的。

✎ 问题三

在追踪过程中，你可能会看到路径中某些节点显示为 * 号，这是发生了什么？
答：因为出于安全考虑或网络问题没有回应

ARP

ARP（Address Resolution Protocol）即地址解析协议，是用于根据给定网络层地址即 IP 地址，查找并得到其对应的数据链路层地址即 MAC地址的协议。

实作一

运行 arp -a 命令查看当前的 arp 缓存， 请留意缓存了些什么。然后 ping 一下你旁边的计算机 IP（注意，需保证该计算机的 IP 没有出现在 arp 缓存中，或者使用 arp -d * 先删除全部缓存）

再次查看缓存，你会发现一些改变，请作出解释。

可以发现刚刚ping的10.60.255.28出现在了arp缓存中，原因是：该计算机的IP地址和MAC地址会存储在arp缓冲区中，方便下次访问。

实作二

使用arp /?命令了解该命令的各种选项

实作三

一般而言，arp 缓存里常常会有网关的缓存，并且是动态类型的。

假设当前网关的 IP 地址是 10.60.255.254，MAC 地址是 F8-75-A4-22-A1-3D，请使用 arp -s 10.60.255.254 F8-75-A4-22-A1-3D命令设置其为静态类型的。

你可能会在实作三的操作中得到 “ARP 项添加失败: 请求的操作需要提升” 这样的信息，表示命令没能执行成功，你该如何解决？
使用管理员执行cmd，运行如下代码

提升等级,查看结果

可以发现使用管理员权限将本机ip修改为静态

DHCP

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）即动态主机配置协议，是一个用于 IP 网络的网络协议，位于 OSI 模型的应用层，使用 UDP 协议工作，主要有两个用途：
1.用于内部网或网络服务供应商自动分配 IP 地址给用户
2.用于内部网管理员对所有电脑作中央管理
简单的说，DHCP 可以让计算机自动获取/释放网络配置。

实作一

一般地，我们自动获取的网络配置信息包括：IP 地址、子网掩码、网关 IP 以及 DNS 服务器 IP 等。使用 ipconfig/release 命令释放自动获取的网络配置，并用 ipconfig/renew 命令重新获取，了解 DHCP 工作过程和原理。

释放成功

ipconfig/renew 无法正常运行

实作总结（失败案例）

但是本人运行ipconfig /renew 无任何相应!!!，ip地址变为169.254.x.x无法上网，在查阅大量资料和检查后才了解是DHCP分配错误导致，经过一个多小时的尝试将网卡删除，使用ipconfig/flushdns， 然后加上 nstsh winsock reset 重启电脑才成功回复网络，两条指令作用是刷新DNS缓存命令和修复网络连接 （百度上的经验就是垃圾，科学上网很有用）

✎ 问题
在Windows系统下，如果由于某种原因计算机不能获取 DHCP 服务器的配置数据，那么Windows将会根据某种算法自动配置为 169.254.x.x 这样的 IP 地址。显然，这样的 IP 以及相关的配置信息是不能让我们真正接入 Internet 的，为什么？既然不能接入 Internet，那么Winodws系统采用这样的方案有什么意义？
答：169.254.x.x通常是Windows操作系统在DHCP信息租用失败时自动给客户机分配的IP地址。比如客户机是自动获取IP地址，而在网络上又没有找到可用的DHCP服务器时，就会得到这样一个IP。
意义：当系统接入网络后，且长时间无法获取到IP地址，系统为了减少性能消耗（尽管这种消耗微乎其微），就会采取这种措施来避免永不休止的查找。

netstat

netstat（Network Statistics）是在内核中访问网络连接状态及其相关信息的命令行程序，可以显示路由表、实际的网络连接和网络接口设备的状态信息，以及与 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服务运行状况。

实作一

Windows 系统将一些常用的端口与服务记录在 C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\services 文件中，请查看该文件了解常用的端口号分配。

实作二

使用 netstat -an 命令，查看计算机当前的网络连接状况。

DNS

DNS（Domain Name System）即域名系统，是互联网的一项服务。它作为将域名和 IP 地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网。DNS 使用 TCP 和 UDP 的 53 号端口。

实作一

indows 系统将一些固定的/静态的 DNS 信息记录在 C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\hosts 文件中，如我们常用的 localhost 就对应 127.0.0.1 。请查看该文件看看有什么记录在该文件中。

实作二

解析过的 DNS 记录将会被缓存，以利于加快解析速度。请使用 ipconfig /displaydns 命令查看。我们也可以使用ipconfig /flushdns命令来清除所有的 DNS 缓存。
使用ipconfig /displaydns会出现大量数据

实作三

使用 nslookup qige.io 命令，将使用默认的 DNS 服务器查询该域名。当然你也可以指定使用 CloudFlare（1.1.1.1）或 Google（8.8.8.8） 的全球 DNS 服务器来解析，如：nslookup qige.io 8.8.8.8，当然，由于你懂的原因，这不一定会得到正确的答案。

cache

cache 即缓存，是 IT 领域一个重要的技术。我们此处提到的 cache 主要是浏览器缓存。

浏览器缓存是根据 HTTP 报文的缓存标识进行的，是性能优化中简单高效的一种优化方式了。一个优秀的缓存策略可以缩短网页请求资源的距离，减少延迟，并且由于缓存文件可以重复利用，还可以减少带宽，降低网络负荷。

实作一

打开 Chrome 或 Firefox 浏览器，访问 https://qige.io ，接下来敲 F12 键 或Ctrl + Shift + I组合键打开开发者工具，选择 Network 面板后刷新页面，你会在开发者工具底部看到加载该页面花费的时间。请进一步查看哪些文件被 cache了，哪些没有。

由图可知，页面打开时间为417ms
只有qige.io没有被cache过，其余文件都被cache

实作二

接下来仍在 Network 面板，选择 Disable cache 选项框，表明当前不使用 cache，页面数据全部来自于 Internet，刷新页面，再次在开发者工具底部查看加载该页面花费的时间。你可比对与有 cache 时的加载速度差异。

关闭cache的打开时间为1.54s，打开cache和关闭cache后，两者相差接近1s，说明cache对加载页面的重要性

Wireshark实验

数据链路层

实作一 熟悉 Ethernet 帧结构

使用 Wireshark 任意进行抓包，熟悉 Ethernet 帧的结构，如：目的 MAC、源 MAC、类型、字段等。

使用Wireshark抓取任意包裹，查看Ethernet帧结构

目的 MAC：00:74:9c:9f:40:13
源 MAC：f8:75:a4:22:a1:3d
类型：IPv4
字段：空

问题：你会发现 Wireshark 展现给我们的帧中没有校验字段，请了解一下原因。

答：Wireshark 展现给我们的帧中没有校验字段，帧已经被校验了 ，校验字段被wireshark去掉了。

实作二 了解子网内/外通信时的 MAC 地址

1、ping 你旁边的计算机（同一子网），同时用 Wireshark 抓这些包（可使用 icmp 关键字进行过滤以利于分析），记录一下发出帧的目的 MAC 地址以及返回帧的源 MAC 地址是多少？这个 MAC 地址是谁的？
ping在同一子网下 网关为：255.254.0.0。IP：10.61.91.1的地址

WireShark抓包

发出帧

发出帧的目的 MAC 地址：be:ed:aa:1d:fa:5b
返回帧

返回帧的源 MAC 地址：be:ed:aa:1d:fa:5b

通过ipconfig查看可知，be:ed:aa:1d:fa:5b是该主机的mac地址

2、然后 ping qige.io （或者本子网外的主机都可以），同时用 Wireshark 抓这些包（可 icmp 过滤），记录一下发出帧的目的 MAC 地址以及返回帧的源 MAC 地址是多少？这个 MAC 地址是谁的？

WireShark抓包

发出帧

发出帧的目的 MAC 地址：00：74：9c：9f：40：13

返回帧

返回帧的源 MAC 地址：00：74：9c：9f：40：13

可以发现返回帧的源 MAC 地址和发出帧的目的 MAC 地址是相同的，可以知道这个00：74：9c：9f：40：13网关的mac地址

3、再次 ping www.cqjtu.edu （或者本子网外的主机都可以），同时用 Wireshark 抓这些包（可 icmp 过滤），记录一下发出帧的目的 MAC 地址以及返回帧的源 MAC 地址又是多少？这个 MAC 地址又是谁的？

WireShark抓包

发出帧

发出帧的目的 MAC 地址： 00：74：9c：9f：40：13

返回帧

返回帧的源 MAC 地址： 00：74：9c：9f：40：13

可以发现返回帧的源 MAC 地址和发出帧的目的 MAC 地址是相同的，可以知道这个00：74：9c：9f：40：13网关的mac地址
✎ 问题 通过以上的实验，你会发现：访问本子网的计算机时，目的 MAC 就是该主机的，访问非本子网的计算机时，目的 MAC 是网关的，请问原因是什么？

答：访问本子网的计算机时，交换机可以直接到达，所以目的MAC就是该主机,、访问非本子网的计算机时，要经过网关到达路由器去通讯子网，所以目的MAC是网关

实作三 掌握 ARP 解析过程

1、为防止干扰，先使用 arp -d * 命令清空 arp 缓存

2、ping 你旁边的计算机（同一子网），同时用 Wireshark 抓这些包（可 arp 过滤），查看 ARP 请求的格式以及请求的内容，注意观察该请求的目的 MAC 地址是什么。再查看一下该请求的回应，注意观察该回应的源 MAC 和目的 MAC 地址是什么。

使用wireshark进行抓包可知

查看 ARP 请求的格式以及请求的内容:

注意观察该请求的目的 MAC 地址是全1。
再查看一下该请求的回应

注意观察该回应的源 MAC 和目的 MAC 地址是什么。

源MAC：be:ed:aa:1d:fa:5b
目的MAC：28:7f:cf:20:c2:fe

3、再次使用 arp -d * 命令清空 arp 缓存

4、然后 ping qige.io （或者本子网外的主机都可以），同时用 Wireshark 抓这些包（可 arp 过滤）。查看这次 ARP 请求的是什么，注意观察该请求是谁在回应。

结果：

回应

答：是网关在回应

✎ 问题通过以上的实验，你应该会发现，ARP 请求都是使用广播方式发送的如果访问的是本子网的 IP，那么 ARP 解析将直接得到该 IP 对应的 MAC；如果访问的非本子网的 IP， 那么 ARP 解析将得到网关的 MAC。请问为什么？

答：因为如果是访问本子网的ip，可以直接访问，所以ARP解析获取的就是对应ip的MAC。但如果是访问非本子网的ip时，需要经过网关发送通过路由器访问，目标IP收到请求再通过路由器到达网关返回，所以ARP解析获取的就是网关的MAC

网络层

实作一 熟悉 IP 包结构

使用 Wireshark 任意进行抓包（可用 ip 过滤），熟悉 IP 包的结构，

版本:4
头部长度:20
总长度:52
TTL:64
协议类型:TCP

✎ 问题为提高效率，我们应该让 IP 的头部尽可能的精简。但在如此珍贵的 IP 头部你会发现既有头部长度字段，也有总长度字段。请问为什么？
答：因为头部长度是为了让接受方知道报头在哪里结束和读取数据在哪里开始。总长度是为了让接受方的网络层了解传输的数据包含哪些，如果没有这部分，数链层在传输时会对数据进行长度的填充，对应的网络层不会把填充的部分去掉。

实作二 IP 包的分段与重组

根据规定，一个 IP 包最大可以有 64K 字节。但由于 Ethernet 帧的限制，当 IP 包的数据超过 1500 字节时就会被发送方的数据链路层分段，然后在接收方的网络层重组。

缺省的，ping 命令只会向对方发送 32 个字节的数据。我们可以使用 ping 202.202.240.16 -l 2000 命令指定要发送的数据长度。此时使用 Wireshark 抓包（用 ip.addr == 202.202.240.16 进行过滤），了解 IP 包如何进行分段，


分段一

分段标志:001

偏移量:0
包的大小:1500

分段二

分段标志:000
偏移量:1480
包的大小:548

✎ 问题分段与重组是一个耗费资源的操作，特别是当分段由传送路径上的节点即路由器来完成的时候，所以 IPv6 已经不允许分段了。那么 IPv6 中，如果路由器遇到了一个大数据包该怎么办？

答：路由器会把该数据包丢掉或者转发到支持该数据包传输的路由上

实作三 考察 TTL 事件

在 IP 包头中有一个 TTL 字段用来限定该包可以在 Internet上传输多少跳（hops），一般该值设置为 64、128等。

在验证性实验部分我们使用了 tracert 命令进行路由追踪。其原理是主动设置 IP 包的 TTL 值，从 1 开始逐渐增加，直至到达最终目的主机。

请使用 tracert www.baidu 命令进行追踪，此时使用 Wireshark 抓包（用 icmp 过滤），分析每个发送包的 TTL 是如何进行改变的，从而理解路由追踪原理。

第一跳
第二跳
第三跳

第四跳

第五跳

第六跳

第七跳

第八跳

第九跳

第十跳 抵达!

规律：TTL从1开始递增，TTL结束时返回节点地址，直到到达目的地

✎ 问题在 IPv4 中，TTL 虽然定义为生命期即 Time To Live，但现实中我们都以跳数/节点数进行设置。如果你收到一个包，其 TTL 的值为 50，那么可以推断这个包从源点到你之间有多少跳？

答：最近的2^n为64，64-50=14,这个包从源点到我之间有14跳

传输层

实作一 熟悉 TCP 和 UDP 段结构

用 Wireshark 任意抓包（可用 tcp 过滤），熟悉 TCP 段的结构

源端口:51278
目的端口:28252
序列号:4353
确认号:6046379
各种标志位:只有ACK确认号位为1，其余都为0

用 Wireshark 任意抓包（可用 udp 过滤），熟悉 UDP 段的结构

源端口:13248
目的端口:1900
长度:447

✎ 问题由上大家可以看到 UDP 的头部比 TCP 简单得多，但两者都有源和目的端口号。请问源和目的端口号用来干什么？

答：端口标识唯一的进程，源端口代表发起通信的进程，目的端口代表接收通信的进程。源端口和目的端口的存在，才可以实现程序之间的通信。

实作二 分析 TCP 建立和释放连接

1、打开浏览器访问 qige.io 网站，用 Wireshark 抓包（可用 tcp 过滤后再使用加上 Follow TCP Stream），不要立即停止 Wireshark 捕获，待页面显示完毕后再多等一段时间使得能够捕获释放连接的包。

2、请在你捕获的包中找到三次握手建立连接的包，并说明为何它们是用于建立连接的，有什么特征。

(1)第一次握手：本机ip地址为192.168.10.5为客户端，发送序列号为Seq=0的报文包给IP地址为192.168.10.1的服务器；

(2)第二次握手：192.168.10.1的服务器收到该报文后，返回一个确认号为Ack=1, 序列号为Seq=0的SYN+ACK的给客户端；

(3)第三次握手：客户端收到来自服务器的响应报文，会将里面的序列号加1赋给新的Ack，同时将里面的Ack赋给新的Seq，即回复一个Seq=1, Ack=1的ACK报文给服务器。

3、请在你捕获的包中找到四次挥手释放连接的包，并说明为何它们是用于释放连接的，有什么特征。

(1)第一次挥手：客户端192.168.10.1发送192.168.10.5一个FIN，用来关闭客户端到服务器端的数据传送，客户端进入FIN_WAIT_1状态。
(2)第二次挥手：服务器端收到FIN后，发送一个ACK给客户端，确认序号为收到序号+1，即Ack=（第一挥手发送的Seq=232）+1=233，服务器端进入CLOSE_WAIT状态。
(3)第三次挥手：服务器端发送一个FIN，用来关闭服务器端到客户端的数据传送，服务器端进入LAST_ACK状态。
客户端收到FIN后，客户端进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，服务器端进入CLOSED状态，完成四次挥手。

✎ 问题一去掉 Follow TCP Stream，即不跟踪一个 TCP 流，你可能会看到访问 qige.io 时我们建立的连接有多个。请思考为什么会有多个连接？作用是什么？
答：建立多个连接就可以同时进行多通道传输数据，这样在传输数据量比较大的时候就可以节省传输时间，同时加快传输速度。

✎ 问题二我们上面提到了释放连接需要四次挥手，有时你可能会抓到只有三次挥手。原因是什么？
答： tcp释放连接只有三次挥手的原因就是最后一个ACK丢失，三次挥手适合在双方都没有数据要发送的情况下。

应用层

应用层的协议非常的多，我们只对 DNS 和 HTTP 进行相关的分析。

实作一 了解 DNS 解析

1、先使用 ipconfig /flushdns 命令清除缓存，再使用 nslookup qige.io 命令进行解析，同时用 Wireshark 任意抓包（可用 dns 过滤）。

2、你应该可以看到当前计算机使用 UDP，向默认的 DNS 服务器的 53 号端口发出了查询请求，而 DNS 服务器的 53 号端口返回了结果。

当前计算机使用 UDP，向默认的 DNS 服务器的 53 号端口发出了查询请
DNS 服务器的 53 号端口返回了结果。

3、可了解一下 DNS 查询和应答的相关字段的含义

事务 ID：DNS 报文的 ID 标识。对于请求报文和其对应的应答报文，该字段的值是相同的。通过它可以区分 DNS 应答报文是对哪个请求进行响应的。
标志：DNS 报文中的标志字段。
问题计数：DNS 查询请求的数目。
回答资源记录数：DNS 响应的数目。
权威名称服务器计数：权威名称服务器的数目。
附加资源记录数：额外的记录数目（权威名称服务器对应 IP 地址的数目）。

✎ 问题

你可能会发现对同一个站点，我们发出的 DNS 解析请求不止一个，思考一下是什么原因？
答：
当本地的域名服务器收到请求后，就先查询本地的缓存，如果有该纪录项，则本地的域名服务器就直接把查询的结果（域名对应的IP地址）返回。如果本地的缓存中没有该纪录，则本地域名服务器就直接把请求发给根域名服务器，然后根域名服务器再返回给本地域名服务器一个所查询域(根的子域) 的主域名服务器的地址。本地服务器再向上一步返回的域名服务器发送请求，然后接受请求的服务器查询自己的缓存，如果没有该纪录，则返回相关的下级的域名服务器的地址。直到找到正确的纪录。

实作二 了解 HTTP 的请求和应答

1、打开浏览器访问 qige.io 网站，用 Wireshark 抓包（可用http 过滤再加上 Follow TCP Stream），不要立即停止 Wireshark 捕获，待页面显示完毕后再多等一段时间以将释放连接的包捕获。

2、请在你捕获的包中找到 HTTP 请求包，查看请求使用的什么命令，如：GET, POST。并仔细了解请求的头部有哪些字段及其意义。
打开任意GET

请求方法字段、URL字段和HTTP协议版本：GET /msdownload/update/v3/static/trustedr/en/disallowedcertstl.cab?1a2ff48406a0ea79 HTTP/1.1\r\n
Pragma:预处理，判断是否有cache进行缓存
User-Agent：产生请求的浏览器类型。
Accept：客户端可识别的内容类型列表。
Host：主机地址
/r/n发送回车符和换行符，通知服务器以下不再有请求头

3、请在你捕获的包中找到 HTTP 应答包，查看应答的代码是什么，如：200, 304, 404 等。并仔细了解应答的头部有哪些字段及其意义。

✍ 建议：

HTTP 请求和应答的头部字段值得大家认真的学习，因为基于 Web 的编程中我们将会大量使用。如：将用户认证的令牌信息放到头部，或者把 cookie 放到头部等。

✎ 问题

刷新一次 qige.io 网站的页面同时进行抓包，你会发现不少的 304 代码的应答，这是所请求的对象没有更改的意思，让浏览器使用本地缓存的内容即可。那么服务器为什么会回答 304 应答而不是常见的 200 应答？

答： 304应答表示请求的资源未更新，200应答表示请求成功，获得响应内容。服务器回答304应答说明浏览器已经将qige.io网站的页面进行缓存，刷新时直接从本地缓存里面取出网站，这就说明请求的内容没有改变，服务器就回答304应答。

计算机网络实验–Cisco Packet Tracer 实验

直接连接两台 PC 构建 LAN

将两台 PC 直接连接构成一个网络。注意：直接连接需使用交叉线。

进行两台 PC 的基本网络配置，只需要配置 IP 地址即可，然后相互 ping 通即成功。
第一台主机pc0网络配置

第一台主机pc1网络配置

PC0 ping PC1

PC1 ping PC0

互ping成功！

用交换机构建 LAN

构建如下拓扑结构的局域网：

各PC的基本网络配置如下表：

主机配置

拓扑结构

✎ 问题

1、PC0 能否 ping 通 PC1、PC2、PC3 ？
答：PC0只可以ping到PC1，不能ping PC2，PC3


2、PC2 能否 ping 通 PC0、PC1、PC3 ？为什么？
答：PC2只可以ping到PC3，不能ping PC0，PC1
ping PC2

ping PC1或者PC0

3、将 4 台 PC 的掩码都改为 255.255.0.0 ，它们相互能 ping 通吗？为什么？




使用PC0成功ping到PC3

答：可以相互能 ping 通，因为处于同一子网

4、使用二层交换机连接的网络需要配置网关吗？为什么？
答：交换机设置网关目的是用于数据能够走出去，跟路由器上的默认路由是一个意思。交换机当做二层设备时是不需要设置网关的，当划分了多VLAN，并配置了相关VLAN接口的IP地址，设备有上联时，各VLAN要想出去就需要配置网关。

交换机接口地址列表

二层交换机是一种即插即用的多接口设备，它对于收到的帧有 3 种处理方式：广播、转发和丢弃（请弄清楚何时进行何种操作）。那么，要转发成功，则交换机中必须要有接口地址列表即 MAC 表，该表是交换机通过学习自动得到的！

仍然构建上图的拓扑结构，并配置各计算机的 IP 在同一个一个子网。

使用工具栏中的放大镜点击某交换机如左边的 Switch3，选择 MAC Table，可以看到最初交换机的 MAC 表是空的，也即它不知道该怎样转发帧（那么它将如何处理？），用 PC0 访问（ping）PC1 后，再查看该交换机的 MAC 表，现在有相应的记录，请思考如何得来。随着网络通信的增加，各交换机都将生成自己完整的 MAC 表，此时交换机的交换速度就是最快的！

📬 秘籍

你还可以使用 CPT 的 Simulation 模式即模拟方式进一步看清楚这个过程！

生成树协议（Spanning Tree Protocol）

交换机在目的地址未知或接收到广播帧时是要进行广播的。如果交换机之间存在回路/环路，那么就会产生广播循环风暴，从而严重影响网络性能。

只使用交换机，构建如下拓扑：
这是初始时的状态。我们可以看到交换机之间有回路，这会造成广播帧循环传送即形成广播风暴，严重影响网络性能。

随后，交换机将自动通过生成树协议（STP）对多余的线路进行自动阻塞（Blocking），以形成一棵以 Switch4 为根（具体哪个是根交换机有相关的策略）的具有唯一路径树即生成树！经过一段时间，随着 STP 协议成功构建了生成树后，Switch5 的两个接口当前物理上是连接的，但逻辑上是不通的，处于Blocking状态（桔色）如下图所示：

在网络运行期间，假设某个时候 Switch7 与 Switch5 之间的物理连接出现问题（将 Switch7 与 Switch5 的连线剪掉），则该生成树将自动发生变化。

路由器配置初步

我们模拟重庆交通大学和重庆大学两个学校的连接，构建如下拓扑：

说明一
交通大学与重庆大学显然是两个不同的子网。在不同子网间通信需通过路由器。
路由器的每个接口下至少是一个子网，图中我们简单的规划了 3 个子网：

边路由器是交通大学的，其下使用交换机连接交通大学的网络，分配网络号 192.168.1.0/24，该路由器接口也是交通大学网络的网关，分配 IP 为 192.168.1.1
右边路由器是重庆大学的，其下使用交换机连接重庆大学的网络，分配网络号 192.168.3.0/24，该路由器接口也是重庆大学网络的网关，分配 IP 为 192.168.3.1
两个路由器之间使用广域网接口相连，也是一个子网，分配网络号 192.168.2.0/24
说明二
现实中，交通大学和重庆大学的连接是远程的。该连接要么通过路由器的光纤接口，要么通过广域网接口即所谓的 serial 口（如拓扑图所示）进行，一般不会通过双绞线连接（为什么？）。

下面我们以通过路由器的广域网口连接为例来进行相关配置。请注意：我们选用的路由器默认没有广域网模块（名称为 WIC-1T 等），需要关闭路由器后添加，然后再开机启动。
添加结果：

说明三
在模拟的广域网连接中需注意 DCE 和 DTE 端（连线时线路上有提示，带一个时钟标志的是 DCE 端。有关 DCE 和 DTE 的概念请查阅相关资料。），在 DCE 端需配置时钟频率 64000

说明四
路由器有多种命令行配置模式，每种模式对应不同的提示符及相应的权限。

请留意在正确的模式下输入配置相关的命令。

User mode：用户模式
Privileged mode：特权模式
Global configuration mode：全局配置模式
Interface mode：接口配置模式
Subinterface mode：子接口配置模式
说明五
在现实中，对新的路由器，显然不能远程进行配置，我们必须在现场通过笔记本的串口与路由器的 console 接口连接并进行初次的配置（注意设置比特率为9600）后，才能通过网络远程进行配置。

说明六
在路由器的 CLI 界面中，可看到路由器刚启动成功后，因为无任何配置，将会提示是否进行对话配置（Would you like to enter the initial configuration dialog?），因其步骤繁多，请选择 NO

比如交通大学路由器的初步配置可以如下：

重庆交通大学以太网口：

重庆交通大学广域网口：

重庆大学以太网口：

重庆大学广域网口：

四台主机配置

✎ 问题

现在交通大学内的各 PC 及网关相互能 ping 通，重庆大学也类似。但不能从交大的 PC ping 通重大的 PC，反之亦然，也即不能跨子网。为什么？

答：未配置静态路由，路由表尚未构建。

静态路由

静态路由是非自适应性路由协议，是由网络管理人员手动配置的，不能够根据网络拓扑的变化而改变。 因此，静态路由简单高效，适用于结构非常简单的网络。

在当前这个简单的拓扑结构中我们可以使用静态路由，即直接告诉路由器到某网络该怎么走即可。

在前述路由器基本配置成功的情况下使用以下命令进行静态路由协议的配置：
重庆交通大学路由器静态路由匹配：

重庆大学路由器静态路由匹配：

互ping成功

动态路由 RIP

动态路由协议采用自适应路由算法，能够根据网络拓扑的变化而重新计算机最佳路由。

RIP 的全称是 Routing Information Protocol，是距离矢量路由的代表（目前虽然淘汰，但可作为我们学习的对象）。使用 RIP 协议只需要告诉路由器直接相连有哪些网络即可，然后 RIP 根据算法自动构建出路由表。

因为我们模拟的网络非常简单，因此不能同时使用静态和动态路由，否则看不出效果，所以我们需要把刚才配置的静态路由先清除掉。

清除静态路由配置：
直接关闭路由器电源。相当于没有保存任何配置，然后各接口再按照前面基本配置所述重新配置 IP 等参数（推荐此方法，可以再熟悉一下接口的配置命令）；
使用 no 命令清除静态路由。在全局配置模式下，交通大学路由器使用：no ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.2.2，重庆大学路由器使用：no ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.2.1 。相当于使用 no 命令把刚才配置的静态路由命令给取消。
重庆交通大学路由器 RIP 路由配置：

重庆大学路由器 RIP 路由配置：

互ping成功

动态路由 OSPF

OSPF（Open Shortest Path First 开放式最短路径优先）是一个内部网关协议（Interior Gateway Protocol，简称 IGP）， 用于在单一自治系统（Autonomous System，AS）内决策路由。OSPF 性能优于 RIP，是当前域内路由广泛使用的路由协议。

同样的，我们需要把刚才配置的 RIP 路由先清除掉。

清除 RIP 路由配置：
直接关闭路由器电源。相当于没有保存任何配置，然后各接口再按照前面基本配置所述重新配置 IP 等参数
使用 no 命令清除 RIP 路由。在全局配置模式下，各路由器都使用：no router rip 命令进行清除

重庆交通大学配置OSPF

重庆大学配置OSPF

互ping

基于端口的网络地址翻译 PAT

网络地址转换（NAT，Network Address Translation）被各个 Internet 服务商即 ISP 广泛应用于它们的网络中，也包括 WiFi 网络。 原因很简单，NAT 不仅完美地解决了 lP 地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。

NAT 的实现方式一般有三种：

静态转换： Static NAT
动态转换： Dynamic NAT
端口多路复用： OverLoad
端口多路复用使用最多也最灵活。OverLoad 是指不仅改变发向 Internet 数据包的源 IP 地址，同时还改变其源端口，即进行了端口地址转换（PAT，Port Address Translation）。

采用端口多路复用方式，内部网络的所有主机均可共享一个合法外部 IP 地址实现对 Internet 的访问，从而可以最大限度地节约IP地址资源。 同时，又可隐藏网络内部的所有主机，有效避免来自 Internet 的攻击。因此，目前网络中应用最多的就是端口多路复用方式。

我们仍然使用重庆交通大学和重庆大学两个学校的拓扑进行 PAT 实验。我们需要保证两个学校的路由已经配置成功，无论使用静态路由还是动态路由，以下我们给出完整的配置过程：设定这两个学校的路由器使用 OSPF 协议，模拟交通大学使用内部 IP 地址（192.168.1.0/24），模拟重庆大学使用外部 IP 地址（8.8.8.0/24），两个路由器之间使用外部 IP 地址（202.202.240.0/24），在交通大学的出口位置即广域网口实施 PAT。
重庆交通大学配置


重庆大学配置

重庆交通大学OSPF配置

重庆大学OSPF配置

使用PC1 ping PC0 PC2成功

下面我们将重庆大学的路由器看着 Internet 中的骨干路由器，那么这些路由器将不会转发内部/私有 IP 地址的包（直接丢弃）。我们通过在重庆大学路由器上实施访问控制 ACL ，即丢弃来自交通大学（私有 IP 地址）的包来模拟这个丢包的过程。

使用PC0访问PC2

此时，再使用交通大学内部的 PC0（192.168.1.2）来 ping 重庆大学的 PC2（8.8.8.2）就不成功了，会显示目的主机不可到达（Destination host unreachable）信息

下面，我们就开始实施 PAT。即：我们将会在交通大学路由器的出口上将内部/私有 IP 地址转换为外部/公开 IP，从而包的源 IP 发生了改变，就不会被重庆大学路由器丢弃，因此网络连通。

交通大学路由器 PAT 配置：

现在，再次使用交通大学内部的 PC0（192.168.1.2）来 ping 重庆大学的PC2（8.8.8.2）则OK。

ping 成功后，在交通大学路由器特权配置模式下使用show ip nat translations可查看这个翻译的过程！

虚拟局域网 VLAN

前面我们分析过，交换机连接的是同一个子网！ 显然，在这样一个大型规模的子网中进行广播甚至产生广播风暴将严重影响网络性能甚至瘫痪。

另外我们也已经知道，其实学校是划分了 N 多个子网的，那么这些交换机连接的就绝不是一个子网！这样矛盾的事情该如何解释呢？我们实际上使用了支持 VLAN 的交换机！而前述的交换机只是普通的 2 层交换机（或者我们把它当作 2 层交换机在使用。VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网。通过划分 VLAN，我们可以把一个物理网络划分为多个逻辑网段即多个子网。划分 VLAN 后可以杜绝网络广播风暴，增强网络的安全性，便于进行统一管理等。

在 CPT 中构建如下图所示拓扑：

主机以及VLAN配置

Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#vlan 10    // 创建 id 为 10 的 VLAN（缺省的，交换机所有接口都属于VLAN 1，不能使用）
Switch(config-vlan)#name computer    // 设置 VLAN 的别名
Switch(config-vlan)#exit
Switch(config)#int vlan 10    // 该 VLAN 为一个子网，设置其 IP，作为该子网网关
Switch(config-if)#ip address 192.168.0.1 255.255.255.0
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#vlan 20    // 创建 id 为 20 的 VLAN
Switch(config-vlan)#name communication    //设置别名
Switch(config-vlan)#exit
Switch(config)#int vlan 20
Switch(config-if)#ip addr 192.168.1.1 255.255.255.0
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#vlan 30    // 创建 id 为 20 的 VLAN
Switch(config-vlan)#name electronic    // 设置别名
Switch(config-vlan)#exit
Switch(config)#int vlan 30
Switch(config-if)#ip add 192.168.2.1 255.255.255.0
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#int range f0/1-8    // 成组配置接口（1-8）
Switch(config-if-range)#switchport mode access    // 设置为存取模式
Switch(config-if-range)#switchport access vlan 10    // 划归到 VLAN 10 中
Switch(config-if-range)#exit
Switch(config)#int range f0/9-16
Switch(config-if-range)#switchport mode access
Switch(config-if-range)#switchport access vlan 20
Switch(config-if-range)#exit
Switch(config)#int range f0/17-24
Switch(config-if-range)#switchport mode access
Switch(config-if-range)#switchport access vlan 30
Switch(config-if-range)#^Z
Switch#show vlan // 查看 VLAN 的划分情况

交换机VLAN配置结果

测试使用PC1访问PC0和PC3

此时可以使用 ping 命令进行测试，你会发现只有在同一 VLAN 中的 PC 才能通信，且广播也局限于该 VLAN。

虚拟局域网管理 VTP

前一个实验我们在交换机上进行了 VLAN 的规划和划分。但在实际应用中，我们绝不允许在这些支持VLAN的交换机上进行随意的 VLAN 划分，如此将造成管理混乱！VLAN的划分必须得到统一的规划和管理，这就需要 VTP 协议。

VTP（VLAN Trunk Protocol）即 VLAN 中继协议。VTP 通过 ISL 帧或 Cisco 私有 DTP 帧（可查阅相关资料了解）保持 VLAN 配置统一性，也被称为虚拟局域网干道协议，它是思科私有协议。 VTP 统一管理、增加、删除、调整VLAN，自动地将信息向网络中其它的交换机广播。此外，VTP 减小了那些可能导致安全问题的配置，只要在 VTP Server 做相应设置，VTP Client 会自动学习 VTP Server 上的 VLAN 信息。

为演示 VTP，重新构建如下拓扑结构：

2560VTP Server 配置

Switch0(左边) VTP Client配置

Switch1(右边) VTP Client配置

Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#hostname 2960B    // 更改交换机名称（可选）
2960B(config)#vtp domain cqjtu   // 加入名为 cqjtu 的 VTP 域
2960B(config)#vtp mode client    // 设置模式为 VTP 客户
2960B(config)#int g0/1    // 配置与核心交换机 3560 连接的 g0/1 千兆接口
2960B(config-if)#switchport mode trunk    // 设置该接口为中继（trunk）模式
2960B(config-if)#switchport trunk allowed vlan all  // 允许为所有的 VLAN 中继
2960B(config-if)#exit
2960B(config)#int f0/1    // 配置接口 1
2960B(config-if)#switchport mode access    // 设置该接口为正常访问模式
2960B(config-if)#switchport access vlan 2  // 将接口划分到 VLAN 2
2960B(config-if)#exit
2960B(config)#int f0/2    // 配置接口 2
2960B(config-if)#switchport mode access    // 设置该接口为正常访问模式
2960B(config-if)#switchport access vlan 3  // 将接口划分到 VLAN 3

📬 秘籍

此时在 3 个交换机的特权模式下，都可使用show vtp status命令查看 VTP 状态，使用show vlan命令查看 VLAN 状态
show vtp status

show vlan

DHCP、DNS、Web服务器简单配置

动态主机配置 DHCP、域名解析 DNS 以及 Web 服务在日常应用中作用巨大，我们构建如下简单的拓扑来进行练习。

该拓扑中，服务器及客户机都连在同一交换机上。为简单起见，服务器 Server-PT 同时作为 DHCP、DNS 以及 Web 服务器，各客户机无需配置，将自动获取网络配置。

点击 CPT 拓扑图中的 Server 图标，设置其静态 IP 地址为 19.89.6.4/24，然后选择 Service 进行如下相关配置：

Server

PC0

PC1

配置完成
访问19.89.6.4

访问www.baidu

WLAN初步配置

WLAN 即 WiFi 当前也是广泛的应用在各种场景。

我们通过构建如下拓扑的一个家庭 WLAN 来练习一下其相关的配置：

📬 秘籍

笔记本及台式机默认只有有线网卡，请先关机，在关机状态下删除有线网卡，添加无线网卡，然后再开机。
PC0更换网卡

笔记本更换网卡

无线连接成功

无线网络配置

电脑连接

笔记本连接

本文标签： 计算机网络 报告