实验一  网络简单观察实验
一、实验目的
1. 观察了解网卡、线缆、集线器等设备；
2. 了解WINDOWS中的网络组成及参数；
3. 了解通过TCP/IP协议连接上网的方法；
4. 了解Ethereal软件的作用，以及利用Ethereal软件捕获、查看网络数据包的方法。
二、 原理概述
Ethereal是一个免费的网络协议分析软件，支持Linux、Windows等多种平台。
由于网络上产生的数据包很多，通常我们只对其中一部分数据包感兴趣，因此在捕捉具体的数据包之前需要定义一个过滤器（filter），以滤除不需要的信息。一个过滤器实质上是一组规则，只有收到的数据满足规则时才保存，否则丢弃。过滤器通常可以是多个规则的逻辑组合。
在Ethereal中捕捉数据包前,首先要选择要监听的接口。点击菜单中“Capture” “Interface”，此处选择接口“NDIS5 Driver”。在捕捉前还要设置一些参数，如过滤器。点击“prepare”，出现设置窗口，在“Capture Filter”一栏中填写感兴趣的数据包对应规则（见使用手册）。点击“Start”按钮开始捕捉。打开浏览器访问一些站点后，然后关闭浏览器，最后点击“Stop”按钮，结束数据包的捕捉。所有捕捉的数据包都显示在主窗口中。
窗口中上面的列表框为所有捕获数据包（帧）的列表，记录了这些数据包的捕获时间、来源、目的地、协议等信息。中间的文本框为当前选中的捕获帧经Ethereal解释后的协议信息。屏幕最下面的窗口中以二进制形式显示当前选中的数据包的原始内容。如果需要保存所捕获的数据，可选择菜单“File”中的“Save as…”进行保存。Ethereal支持多种文件格式。
三、 实验内容
1. 了解网卡的配置情况；
2. 了解对等网的相关数据；
3. 了解TCP/IP协议的相关参数配置；
4. 阅读Ethereal软件的相关使用手册。
四、 实验方法
1. 实验原理
本实验是是在实验室的基于WINDOWS的网络上，观察网络的硬件软件，和相关的网络参数，并可以进行进一步的上网和共享硬盘等网络应用。见下图。
2. 实验步骤
步骤1： 实验前准备（联网）
在实验前已经建立计算机网络，并已经设定好网络设备参数及相关协议，如：TCP/IP等。
步骤2：读取网络相关数据
● 网络组件（记录）
  我的电脑 -> 属性 -> 硬件 -> 设备管理器 -> 网络适配器，了解网卡类型；双击（在资源中）查看中断请求、内存范围、输入输出范围的参数。
● 网络协议（记录）
  控制面板 ->网络连接，或右键网上邻居 -> 属性，本地连接 -> 属性 -> “已安装的网络组件”中的协议 –“internet 协议”，并读出TCP/IP协议的设置参数（IP地址、子网掩码、网关、DNS配置等）。
步骤3：计算机标识（记录）
  我的电脑 -> 属性 -> 计算机名，完整的计算机名称、工作组等数据。
步骤4：上网及共享数据
◆ 使用IE浏览器上网，URL地址： HTTP://www.cumtb.edu（中国矿业大学 北京）；
◆ 使用“网上邻居”，观看相邻计算机。
步骤5：试运行Ethereal软件
1) 查看本主机的IP地址
2) 启动Ethereal，设置过滤器
（1） 在桌面或开始菜单中选择Ethereal图标，双击运行。
（2） 选择菜单“Capture”→ “Interfaces...” →“prepare”。
（3） 在“Interface”下拉列表框里选中要监视的本地网络适配器。
（4） 设置包捕捉过滤器为“host（本主机的IP地址）”，例如：若IP地址为192.168.1.102，则设置包捕捉过滤器为“host 192.168.1.102”
（5） 点击“Start”按钮开始捕捉数据包。
（6） 打开浏览器，在地址栏中输入“www.cumtb.edu/”
（7） 点击“Stop”按钮停止数据包捕捉。
3) 查看并保存所捕获的数据包
（1） 在Ethereal软件中查看所有窗口显示的内容；
（2） 双击最上面的窗口中的一栏。观察中间窗口中的有关显示；
数据包的数量及有关类型，按时间次序记录
（3） 在最下面的窗口中查看捕获的数据包中的原始数据；
（4） 选择菜单“File” →“Save as”，将有关数据保存在文件中。
4) 设置过滤器，记录主机在浏览网页过程中产生的所有HTTP数据包
（1） 设置包捕捉过滤器为 “tcp port 808”或者“tcp port 80”
（2） 点击“Start”按钮开始捕捉数据包。
（3） 打开浏览器，在地址栏中输入www.cumtb.edu/
（4） 点击“Stop”按钮停止数据包捕捉。
5) 查看并保存所捕获的数据包
（1） 在Ethereal软件中查看所有窗口显示的内容，比较此次捕获的数据和上述数据有何不同；
（2） 选择菜单“File” →“Save as”，将有关数据保存在文件中。
五、 实验报告要求
1. 记录实验步骤2和步骤3中观察到的相关数据；
2. 记录实验步骤5中两次捕获数据包的数量及有关类型；按时间次序记录所有数据包的有关信息，如source、destination、protocol以及info等各字段信息。

实验二 物理层和数据链路层（ping）
一、 实验目的
1. 了解以太网协议
2. 利用Ethereal软件观察以太帧的结构
二、 原理概述
以太网（Ethernet）是现有局域网采用的最通用的通信协议标准。Xerox、DEC和Intel公司与1980年联合起草了以太网标准，并于1982年发表了第2版的以太网标准（Ethernet II）。1985年，IEEE802委员会吸收以太网为IEEE802.3标准。
以太网为广播网络，采用CSMA/CD（载波监听多路访问/碰撞检测）技术来解决信道共享问题。
Ethernet II 帧格式如图2.1所示。不及前导、帧起始及校验字节，以太帧长最大为1514字节，其中数据部分最大为tcp ip协议在网络中的作用1500字节。以太帧最短为64字节，不足部分填充0。
7字节  1字节  6字节    6字节      2字节  1~ 1500字节  0~46字节  4字节
前导
帧起始
目的地址
源地址
类型
数据
填充
CRC校验
                      图2.1  以太帧格式
以太帧头为14字节，包括6字节目的地址、6字节源地址和2字节类型。
以太网地址（即MAC地址）用于唯一地表示网络设备。MAC地址48位6个字节，常用冒号隔开的十六进制来表示，如00：d0：f8：38：a2：06，其中前24位生产厂商代码。如果MAC地址全部为1，则表示广播地址。正常情况下，当网络设备监听到目的MAC地址是自己需要的数据帧或广播帧时，就会接收该帧，否则丢弃。
以太帧中2字节类型域表示封装的上层数据协议类型。如IP协议为“0800”。
三、 实验内容
利用Ethereal来观察ping命令中产生的以太数据帧的结构。
四、 实验步骤
1. 查看本主机的IP地址
2. 启动Ethereal，设置过滤器
1) 在本主机的桌面或开始菜单中选择Ethereal图标，双击运行。
2) 选择菜单“Capture”→ “” →“prepare”。
3) 在“Interface”下拉列表框里选中要监视的本地网络适配器。
4) 设置包捕捉过滤器为“host  （本主机的IP地址）”，例如：若IP地址为192.168.1.102，则设置包捕捉过滤器为“host 192.168.1.102”
5) 点击“Start”按钮开始捕捉数据包。
3. 在本主机上用ping命令访问另一台主机
在本主机的命令窗口下输入：ping  （另一台主机的IP地址）
例如：ping 192.168.200.100
4. 停止数据包捕捉
点击Etherreal的捕捉窗口中的“Stop”按钮。
5. 查看捕获的数据包
1) 在Ethereal中查看所有的窗口显示内容。
2) 查看以太帧中目的地址和源地址。（IP中的source和destination）
3) 查看捕获的以太帧中“类型”的字段有哪些。（Ethernet II -> Type）
4) 保存捕获结果。
五、 实验报告要求
记录ping命令中产生的以太帧及其类型。
六、 思考
1. 网络上传输的数据字节次序和本地计算机中数据一样吗？观察以太帧中地址是如何传送的（最高字节先发送还是后发送）？
2. 以太帧中有7个字节的前导、1个字节的起始帧字节和4个字节的校验字节，而在Ethereal
捕获的数据帧有这几项吗？
3. 以太帧中最短帧长是多大，最大帧长为多大？在以太帧中填充域的作用是什么？
4. 在全世界范围内，任何机器是否需要一个唯一的MAC地址？
5. 以太网中发送数据产生冲突时，如何解决？查看Ethereal中接口上发送数据的统计信息。
6. 以太帧上运行的协议有哪些？

实验三 网络层 ICMP
一、实验目的
1．了解IP协议。
2．了解ICMP协议及其作用。
二、原理概述
１．IP协议
IP（Internet Protocol）协议是TCP/IP协议族的核心组成部分，是目前应用最广的网络互联协议。IP层对应于ISO/OSI七层参考模型中的网络层。通过IP数据包和IP地址屏蔽掉了不同的物理网络（如以太网、令牌环网等）的帧格式、地址格式等各种底层物理网络细节，使得各种物理网络的差异性对上层协议不复存在，从而使网络互联成为可能。IP协议只提供了不可靠的数据包传送服务，不能保证数据正确到达目的。
在IP网络中，每个通信节点有一个唯一的32位地址，通常记成点分十进制形式（如１９２．１６８．０．１）。地址分为两部分，网络号和主机号，网络号的长度通常用子网掩码来确定。每个主机都属于一个网络。在IP网络上通信是通过分组交换方式完成的，即通过不同的路由器来实现转发，最后发送到目标主机所在网络上。在转发过程中，链路层协议以及链路层每帧能够发送的最长数据可能不一致，路由器必须处理这些差异。
２．ＩＣＭＰ协议
  ＩＣＭＰ协议用于ＩＰ主机和路由器之间传递控制消息，如指主机是否可达、路由是否可用等消息。这些控制消息不传输用户数据，而用于报告用户数据传递情况。
ＩＣＭＰ报文分为两种类型，即ＩＣＭＰ差错报文和ＩＣＭＰ询问报文。
三、实验内容
1．利用Ethereal来观察ping命令中产生的IP及ICMP数据。
2．利用Ethereal来观察ping一个不存在的网络地址时产生的IP及ICMP数据。

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