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本实验教程是《计算机网络（第7版）》（谢希仁编著）教材的配套实验教程，主要内容是以一个基本的校园网络为实验基础，将教材中所阐述的常用的网络协议应用到校园网络中，并通过抓包分析的方式，对协议的概念及协议的工作流程进行了较为详细的分析与阐述。本实验教程共设计13个实验，对教材中的部分协议进行了必要的补充，采用GNS3仿真和Wireshark抓包的方式，对网络协议进行了较为详细的分析，使读者能够更好地理解教材中的协议。本实验教程针对“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，采用“以协议分析为中心，以实践实验为辅助”的理念设计实验内容，具有实验设计新颖、思路清晰、连贯性强及协议分析透彻的特点。本书可供计算机类专业的学生使用，也可作为计算机网络工作者的参考用书。

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	4
实验2  VLAN配置	5
2.1  实验目的	5
2.2  Cisco设备配置	5
2.3  VLAN划分	7
思考题	10
实验3  RIP配置	11
3.1  实验目的	11
3.2  基本概念	11
3.3  接口配置	12
3.4  VLAN连通性配置	14
3.5  网络设备接口配置	15
3.6  RIP配置	17
3.7  故障排查	19
思考题	19
实验4  ARP协议与Ethernet MAC帧	20
4.1  实验目的	20
4.2  协议封装	20
4.3  ARP协议	22
4.4  协议分析	25
4.5  ARP的MAC封装	27
4.6  ARP代理	29
思考题	33
实验5  交换机地址学习	34
5.1  实验目的	34
5.2  地址学习	34
5.3  实验分析	36
思考题	38
实验6  VLAN中继协议	39
6.1  实验目的	39
6.2  VLAN简介	39
6.3  VLAN间中继	40
6.4  中继协议	41
6.5  协议验证	43
6.6  抓包分析	45
思考题	45
实验7  PPP协议	47
7.1  实验目的	47
7.2  PPP简介	47
7.3  协议分析	50
7.4  结果分析	51
思考题	58
实验8  IP与ICMP协议	59
8.1  实验目的	59
8.2  IP协议简介	59
8.3  ICMP协议简介	61
8.4  ICMP询问报文	64
8.5  ICMP差错报文	65
8.6  路由重定向	70
8.7  IP分片	73
思考题	78
实验9  RIP与UDP协议	79
9.1  实验目的	79
9.2  RIP协议简介	79
9.3  UDP协议	81
9.4  协议分析	82
思考题	85
实验10  OSPF协议	86
10.1  实验目的	86
10.2  协议简介	86
10.3  网络配置	88
10.4  协议分析	91
10.5  扩展实验	98
思考题	103
实验11  TCP协议与TELNET协议	104
11.1  实验目的	104
11.2  协议简介	104
11.3  TCP连接建立	109
11.4  TCP连接释放	110
11.5  TCP协议几点解释	110
11.6  协议分析	112
11.7  TELNET协议	121
11.8  TCP序号分析	126
思考题	128
实验12  DNS协议	129
12.1  实验目的	129
12.2  协议简介	129
12.3  协议分析	133
12.4  hosts文件	136
12.5  常用的DNS服务器地址	137
12.6  虚拟环境实验	137
12.7  域名查询过程	140
思考题	144
实验13  常用网络命令	145
13.1  实验目的	145
13.2  ping命令	145
13.3  ipconfig命令	148
13.4  arp命令	151
13.5  netstat命令	153
13.6  route命令	158
13.7  nslookup命令	161
13.8  tracert命令	166
思考题	168
附录A  GNS3安装与使用（Windows）	169
附录B  Wireshark过滤方法	194
附录C  参考文献与网址	202

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。
4. 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，敬请读者批评指正。
由于每位读者的计算机平台存在各种差异，对在实验环境搭建过程中出现的各种问题，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

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计算机网络综合实验教程——协议分析与应用（精编版）