本实验教程是以计谢希仁教授编著的《计算机网络（第7版）》作为理论基础进行设计的。本教程的实验内容主要分为四大部分：*部分为个小型校园网络的GNS3仿真设计与实现，这一部分是第二部分内容的基础。第二部分为wireshark协议抓包分析，在*部分的网络中抓包分析网络协议。第三部分为常用网络命令的使用。第四部分为Python与scapy协议仿真。
本实验教程就是为了让难以理解的计算机网络理论 看得见、摸得着，便于大家学习。尤其侧重于对计算机网络协议和网络编程应用。本教程共包含26个实验。
前 言
计算机网络课程具有实践性强、学科交叉、协议复杂、不同层次间协议需要相互配合运行等特点，这些特点对于理解计算机网络原理带来了不少的挑战：需要理解较多的知识点、需要较强的实践能力。计算机网络实验课程的设计，应该有助于学习者更好理解网络协议以及协议的运行过程，使学习者能够透过表象，理解协议原理的本质特征。基于这种思路，本实验教程在一个简单的网络设计与实现基础上，综合应用计算机网络协议，并对这些协议进行必要的分析，让难以理解的、烦琐的计算机网络协议 看得见、摸得着。
区别于同类实验教程，本实验教程以真实网络环境实现为背景，以理解、分析网络协议的语法、语义、同步为主线来综合设计实验内容，内容涵盖物理层、数据链路层、网络层、运输层和应用层五层协议中的大多数知识点。这里所述的知识点，是指谢希仁教授编著的《计算机网络（第7版）》中所描述的部分五层协议内容，教材中第7章及以后的内容，本实验教程没有设计实验内容。虽然实验2和实验3的主要内容为路由器和交换机的基本配置（在其他实验中，也涉及少量的配置任务），但这部分内容是本实验教程使用的基础，需要读者准确无误地完成配置任务。
本实验教程以理解并使用协议为主，实验设计思路新颖独特，其主要内容是在一个小型校园网络上使用协议和分析协议，主要通过GNS3仿真和Wireshark抓包实现。
由于网络的设计与实现，需要使用网络层相关协议，这部分内容又是后续协议分析实验的基础，因此，建议读者在学习完网络层之后开始系统使用本教程。有些实验内容可以在理论学习时同步使用，例如VLAN划分、部分网络命令等。受不同实验环境的影响，读者的实验结果与本实验教程中的结果可能不同，请读者按本实验教程的思路设计并分析实验结果。
一、教程特点
1. 以应用为基础
实验紧密联系实际，始终以协议在实际网络中的应用与分析为主线设计实验。
2. 以协议为中心
本实验教程以谢希仁教授编著的《计算机网络（第7版）》核心内容为基础，紧紧围绕学习协议、理解协议、使用协议这个中心设计实验。对部分协议的分析，给出了一些生活实例描述。
3. 以问题为导向
在实验分析和思考题中，从为什么出发倒推协议运行过程。
4. 虚实无缝结合
大多数实验在仿真环境下实现，无须昂贵的计算机网络设备，部分实验可在真实PC机设备与虚拟实验设备无缝结合下实现，例如TFTP实验、DNS实验以及RIP程序设计等。
5. 内容由易及难
前三章的实验为实践性实验，其他均为验证性实验（其中一些包含有少量实践性验证），在实验内容安排上由浅入深、由易及难。
二、实验环境
1. 操作系统：Windows、MAC OS、Linux。
2. 仿真软件：GNS3仿真软件（参考附录A）。
3. 网络设备。
1) 可管理的二层交换机：vIOS-L2.vmdk。
2) 不可管理的二层交换机：SW1-SW4直接使用GNS3仿真软件中的二层交换机。
3) 三层交换机：IOS版本为c3660-a3jk9s-mz.124-25d.image。
4) WWW、DNS、R1、R2：IOS版本为c3745-adventerprisek9-mz.124-25d.image。
5. 协议分析：npcap-0.99-r7、Wireshark（参考附录C）。
三、适用对象
本实验教程侧重于计算机网络实验环境与方法的创新，部分实验仅仅给出了大致的实验结果，更为详细的协议分析还需读者深入研究学习。本实验教程可用于计算机网络课程教学的实验、课程设计、综合实践参考用书，也可作为计算机网络理论教学的补充材料，适用于从事计算机网络教学的教师和学习计算机网络课程的学生使用，也可供计算机网络从业人员参考。
本实验教程是教学团队多年教学工作经验的总结，黄月华对实验教程提出了很多重要的参考意见，简宁对实验内容进行了全面的验证。在这里，还要感谢魏星、柯捷、杨鸣坤、杨华等计算机网络重点课程建设组成员的大力支持，特别要感谢出版社的郝志恒、牛晓丽两位编辑：在仅仅与他们交谈了一下计算机网络实验课程的想法之后，便得到了他们的大力支持和鼓励，促生了将多年计算机网络教学工作经验总结成书本的想法，在同事们的帮助下，实验教程终于如期出版。
由于水平有限，加之时间较为紧张，实践教程中一定存在诸多问题：实验设计不够合理、协议的理解不够准确、举例不够恰当、程序设计不够严谨、实验描述不够准确等问题，敬请读者批评指正。
由于每个读者的计算机平台存在各种差异性，对在实验环境的搭建出现的各种问题，我们无法提供强有力的技术支持，请读者参考附录内容，建议读者在虚拟机中搭建实验环境。另外，受版权的限制，我们无法提供Cisco相关设备IOS。
作 者
2010年 5月
李志远，桂林航天工业学院教授，原广西本科高校计算机类专业教学指导委员会委员，从事计算机网络教学及科研工作20余年，荣获广西区教育教学改项目二等奖。
目 录
实验1 网络分析与设计1
1.1 实验目的1
1.2 网络分析1
思考题5
实验2 VLAN配置6
2.1 实验目的6
2.2 Cisco设备配置6
2.3 VLAN划分8
思考题11
实验3 RIP配置12
3.1 实验目的12
3.2 基本概念12
3.3 接口配置13
3.4 VLAN连通性配置15
3.5 网络设备接口配置16
3.6 RIP配置18
3.7 故障排查20
思考题20
实验4 ARP协议与Ethernet MAC帧21
4.1 实验目的21
4.2 协议封装21
4.3 ARP协议23
4.4 协议分析26
4.5 ARP的MAC封装29
4.6 ARP代理31
思考题35
实验5 交换机地址学习36
5.1 实验目的36
5.2 地址学习36
5.3 实验分析38
思考题40
实验6 VLAN中继协议41
6.1 实验目的41
6.2 VLAN简介41
6.3 VLAN间中继42
6.4 802.1q协议43
6.5 协议验证44
6.6 抓包分析46
思考题47
实验7 PPP协议48
7.1 实验目的48
7.2 PPP简介48
7.3 协议分析51
7.4 结果分析52
思考题60
实验8 IP与ICMP协议61
8.1 实验目的61
8.2 IP协议简介61
8.3 ICMP协议简介63
8.4 ICMP询问报文66
8.5 ICMP差错报文67
8.6 路由重定向73
8.7 IP分片76
思考题81
实验9 RIP与UDP协议82
9.1 实验目的82
9.2 RIP协议简介82
9.3 UDP协议84
9.4 协议分析85
思考题89
实验10 OSPF协议90
10.1 实验目的90
10.2 协议简介90
10.3 网络配置92
10.4 协议分析95
10.5 扩展实验103
思考题108
实验11 TCP协议与TELNET协议109
11.1 实验目的109
11.2 协议简介109
11.3 TCP协议连接的建立114
11.4 TCP连接释放115
11.5 TCP协议几点解释116
11.6 协议分析118
11.7 TELNET协议127
11.8 TCP序号分析132
思考题134
实验12 DHCP协议135
12.1 实验目的135
12.2 协议简介135
12.3 协议分析139
思考题147
实验13 网络地址转换NAT148
13.1 实验目的148
13.2 协议简介148
13.3 协议分析150
思考题155
实验14 DNS协议157
14.1 实验目的157
14.2 协议简介157
14.3 协议分析161
14.4 hosts文件164
14.5 常用的DNS服务器地址165
14.6 虚拟环境实验166
14.7 域名查询过程168
思考题173
实验15 TFTP协议174
15.1 实验目的174
15.2 协议简介174
15.3 实验环境177
15.4 协议分析180
思考题184
实验16 HTTP协议185
16.1 实验目的185
16.2 协议简介185
16.3 协议分析189
16.4 虚拟环境实验193
思考题198
实验17 常用网络命令199
17.1 实验目的199
17.2 ping命令199
17.3 ipconfig命令202
17.4 arp命令206
17.5 netstat命令207
17.6 route命令212
17.7 nslookup命令216
17.8 tracert命令221
思考题223
实验18 以太网MAC帧与ARP协议Python仿真224
18.1 实验目的224
18.2 实验环境224
18.3 以太网MAC帧225
18.4 ARP协议229
18.5 ARP安全232
18.6 网桥地址学习问题233
思考题233
实验19 IP与ICMP协议Python仿真235
19.1 实验目的235
19.2 IP协议235
19.3 ICMP协议239
19.4 ICMP协议实现路由追踪242
思考题244
实验20 UDP与DNS协议Python仿真245
20.1 实验目的245
20.2 UDP协议245
20.3 DNS查询246
20.4 寻找局域网内主机249
思考题249
实验21 TCP协议Python仿真250
21.1 实验目的250
21.2 TCP 协议250
21.3 TCP 3次握手仿真251
21.4 端口扫描254
思考题255
实验22 网络嗅探Python仿真256
22.1 实验目的256
22.2 理解网络嗅探256
22.3 Scapy网络嗅探256
22.4 程序实现257
思考题259
实验23 DHCP协议Python仿真261
23.1 实验目的261
23.2 实验过程261
23.3 DHCP服务器探测263
23.4 DHCP协议嗅探264
23.5 DHCP安全268
思考题269
实验24 RIP协议Python仿真270
24.1 实验目的270
24.2 实验环境270
24.3 RIP配置271
24.4 程序实现272
思考题277
实验25 零比特填充Python实现278
25.1 实验目的278
25.2 零比特填充简介278
25.3 零比特填充原理Python实现279
实验26 IP划分子网Python实现280
26.1 实验目的280
26.2 划分子网简介280
26.3 划分子网的Python实现280
附录A GNS3安装与使用（Windows）284
附录B Python与Scapy安装309
附录C Wireshark过滤方法312
附录D 参考文献与网址319
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