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1、课程设计(综合实验)报告(2012-2013 年度第 二 学期)名称：计算机网络课程设计题目：互联网模拟院系：计算机系班级：学号：学生姓名：指导教师：张长明赵惠兰设计周数：1成绩：日期：2013 年 7 月 4 日名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 23 页 -一、目的与要求1目的将网络基本原理及基本概念用于实际，将书本上抽象的概念与具体的实现技术结合起来，使学习深化，培养学生对基本原理的应用能力以及实际动手能力。2要求独立完成课程设计题目以及课程设计报告。报告应包括设计思路、网络拓扑图、开发中遇到的问题以及解决方法。二、主要内容1.网络设备认知及基本配置操作（1）了
2、解路由器、交换机等网络设备结构。（2）完成以下实验，掌握路由器、交换机等的配置方法，理解相关网络协议。1交换机的基本配置；2路由器的基本操作；3OSPF 基本配置；4RIP v2 配置；5静态路由配置；6跨交换机实现VLAN;7利用单臂路由实现VLAN 间路由；8广域网协议的封装。2.互联网的模拟（1）结合实验环境，提出模拟网络互联需求，设计并完成组网，要求尽最大可能利用实验资源。1网络物理拓扑结构设计及IP 地址分配；2网络逻辑拓扑结构设计；（2）网络设备配置实现按步骤（1）所设计的网络拓扑进行设备连接并配置。配置内容包括路由选择协议 OSPF 配置，VLAN 划分等，并进行测试。3.基于模
3、拟互联网的网络协议分析。在上面设计并实现的网络环境下，完成如下协议分析：1以太网数据链路层帧格式分析；2网络层分片；3ARP 地址解析协议分析；4TCP 传输控制协议分析；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 23 页 -5FTP协议分析。三、进度计划序号设计内容完成时间备注1网络设备认知及配置操作第一天熟悉各种配置2模拟环境设计及网络设备配置第二、三天熟悉各种配置3基于模拟互联网的网络协议分析第四天设计并测试4验收、撰写课程设计报告第五天验收四、设计成果要求1 网络配置拓扑图准确，配置结果测试成功；2 网络协议分析准确；2 课程设计报告格式规范，内容详实。五、考核方式
4、考勤、验收和课程设计报告。学生姓名：指导教师：张长明赵惠兰2013 年 7 月 4 号名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 23 页 -实验 1 网络设备认识及基本配置操作11 交换机的基本配置（1）实验原理：交换机的管理方式基本分为两种：带内管理和带外管理。通过交换机的Console 口管理交换机属于带外管理，不占用交换机的网络接口，其特点是需要使用配置线缆，近距离配置。第一次配置交换机时必须利用Console 端口进行配置。交换机的命令行操作模式，主要包括：用户模式、特权模式、全局配置模式、端口模式等几种。用户模式进入交换机后得到的第一个操作模式，该模式下可以简单查
5、看交换机的软、硬件版本信息，并进行简单的测试。用户模式提示符为switch z特权模式由用户模式进入的下一级模式，该模式下可以对交换机的配置文件进行管理，查看交换机的配置信息，进行网络的测试和调试等。特权模式提示符为switch#全局配置模式属于特权模式的下一级模式，该模式下可以配置交换机的全局性参数（如主机名、登录信息等）。在该模式下可以进入下一级的配置模式，对交换机具体的功能进行配置。全局模式提示符为switch(config)#端口模式属于全局模式的下一级模式，该模式下可以对交换机的端口进行参数配置。端口模式提示符为switch(config-if)#（2）实验拓扑：（3）实验步骤：1交
6、换机各个操作模式的直接操作2交换机命令行的基本功能3配置交换机的名称和每日提示信息4配置接口状态5查看交换机系统及配置信息12 路由器的基本操作（1）实验原理：路由器的管理方式基本分为两种：带内管理和带外管理。通过路由器的Console 口管理路由器属于带外管理，不占用路由器的网络接口，但特点是线缆特殊，需要近距离配置。第一次配置路由器时必须利用Console 进行配置，使其支持telnet 远程管理。路由器的命令行操作模式，主要包括：用户模式、特权模式、全局配置模式、端口模式等等几种。用户模式进入路由器后得到的第一个操作模式，该模式下可以简单查看路由器的软、硬件版本信息，并进行简单的测试。用
7、户模式提示符为Red-Giant特权模式由用户模式进入的下一级模式，该模式下可以对路由器的配置文件进行管理，查看路由器的配置信息，进行网络的测试和调试等。特权模式提示符为Red-Giant#全局配置模式属于特权模式的下一级模式，该模式下可以配置路由器的全局性参数（如名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 23 页 -主机名、登录信息等）。在该模式下可以进入下一级的配置模式，对路由器具体的功能进行配置。全局模式提示符为Red-Giant(config)#端口模式属于全局模式的下一级模式，该模式下可以对路由器的端口进行参数配置。（2）实验扑图：（3）实验步骤：1路由器命令行的
8、基本功能2配置路由器名称和每日提示信息3配置路由器的接口和查看接口信息4查看路由器的配置13 OSPF 基本操作（1）实验原理：OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先）协议，是目前网络中应用最广泛的路由协议之一。属于内部网关路由协议，能够适应各种规模的网络环境，是典型的链路状态（link-state）协议。OSPF 路由协议通过向全网扩散本设备的链路状态信息，使网络中每台设备最终同步一个具有全网链路状态的数据库（LSDB），然后路由器采用SPF 算法，以自己为根，计算到达其他网络的最短路径，最终形成全网路由信息。OSPF 属于无类路由协议，支持VLSM（
9、变长子网掩码）。OSPF 是以组播的形式进行链路状态的通告的。在大模型的网络环境中，OSPF 支持区域的划分，将网络进行合理规划。划分区域时必须存在area0（骨干区域）。其他区域和骨干区域直接相连，或通过虚链路的方式连接。（2）实验拓扑：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 23 页 -（3）实验步骤：1在路由器和三层交换机上配置IP 地址2配置 OSPF路由协议3验证测试14 RIP v2 配置（1）实验原理：RIP协议有两个版本RIPv1和RIPv2。RIPv1属于有类路由协议，不支持VLSM（变长子网掩码），RIPv1是以广播的形式进行路由信息的更新的；更新周期
10、为30秒。RIPv2 属于无类路由协议，支持VLSM（变长子网掩码），RIPv2 是以组播的形式进行路由信息的更新的，组播地址是224.0.0.9。RIPv2 还支持基于端口的认证，提高网络的安全性。（2）实验拓扑：（3）实验步骤：1配置两台路由器的主机名、接口IP 地址。2在两台路由器上启用RIPv2，但不关闭自动汇总。3查看路由表。4关闭自动路由汇总。5查看 RIP 路由信息，查看路由表。6测试网络连通性。7用 debug 命令观察路由器接收和发生路由更新的情况15 静态路由配置（1）实验原理：路由器属于网络层设备，能够根据IP包头的信息，选择一条最佳路径，将数据包转发出去。实现不同网段的
11、主机之间的互相访问。路由器是根据路由表进行选路和转发的。而路由表里就是由一条条的路由信息组成。路由表的产生方式一般有3种：直连路由给路由器接口配置一个IP地址，路由器自动产生本接口IP所在网段的路由信息。静态路由在拓扑结构简单的网络中，网管员通过手工的方式配置本路由器未知网段的路由信息，从而实现不同网段之间的连接。动态路由协议学习产生的路由在大规模的网络中，或网络拓扑相对复杂的情况下，通名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 23 页 -过在路由器上运行动态路由协议，路由器之间互相自动学习产生路由信息。（2）实验拓扑：（3）实验步骤：1配置路由器的名称、接口IP 地址和时
12、钟。2配置静态路由。3查看路由表和接口配置。4测试网络连通性。16 跨交换机实现VLAN（1）实验原理：VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）是指在一个物理网段内，进行逻辑的划分，划分成若干个虚拟局域网。VLAN 最大的特性是不受物理位置的限制，可以进行灵活的划分。VLAN 具备了一个物理网段所具备的特性。相同VLAN 内的主机可以互相直接访问，不同 VLAN 间的主机之间互相访问必须经由路由设备进行转发。广播数据包只可以在本VLAN 内进行传播，不能传输到其他VLAN 中。Port Vlan 是实现 VLAN 的方式之一，Port Vlan是利用交换机的
13、端口进行VLAN 的划分，一个端口只能属于一个VLAN。Tag Vlan 是基于交换机端口的另外一种类型，主要用于实现跨交换机的相同VLAN内主机之间可以直接访问，同时对于不同VLAN 的主机进行隔离。Tag Vlan 遵循了 IEEE802.1q协议的标准。在利用配置了Tag vlan 的接口进行数据传输时，需要在数据帧内添加4 个字节的 802.1q 标签信息，用于标识该数据帧属于哪个VLAN，以便于对端交换机接收到数据帧后进行准确的过滤。（2）实验拓扑：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 23 页 -（3）实验步骤：1配置两台交换机的主机名。2在三层交换机上划分
14、VLAN添加端口。3在二层交换机上划分VLAN 添加端口4设置交换机之间的链路为Trunk。5查看 VLAN 和 Trunk 的配置。6验证配置。17 利用单臂路由实现VLAN 间路由（1）实验原理：在交换网络中，通过VLAN 对一个物理网络进行了逻辑划分，不同的VLAN 之间是无法直接访问的，必须通过三层的路由设备进行连接。一般利用路由器或三层交换机来实现不同VLAN 之间的互相访问。将路由器和交换机相连，使用IEEE 802.1Q 来启动一个路由器上的子接口成为干道模式，就可以利用路由器来实现VLAN 之间的通信。路由器可以从某一个VLAN 接收数据包并且将这个数据包转发到另外的一个VLA
15、N，要实施 VLAN 间的路由，必须在一个路由器的物理接口上启用子接口，也就是将以太网物理接口划分为多个逻辑的、可编址的接口，并配置成干道模式，每个VLAN 对应一个这种接口，这样路由器就能够知道如何到达这些互联的VLAN。（2）实验拓扑：（3）实验步骤：1配置交换机的主机名、划分VLAN 和添加端口、设置Trunk。2在路由器上设置名称、划分子接口、配置IP 地址。3查看交换机的VLAN 和 Trunk 配置。4查看路由器的路由表。5测试网络连通性。18 广域网协议的封装（1）实验原理：常见广域网专线技术有，DDN 专线、PSTN/ISDN专线、帧中继专线、X.25 专线等。数据链路层提供各
16、种专线技术的协议，主要有PPP、HDLC、X.25、Frame-relay以及 ATM等。（2）实验拓扑：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 23 页 -（3）实验步骤：路由器基本配置。封装 HDLC。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 23 页 -实验 2 互联网的模拟（一）设计目的与要求将网络基本原理及基本概念用于实际，将书本上抽象的概念与具体的实现技术结合起来，使学习深化，培养学生对基本原理的应用能力以及实际动手能力。要求：独立完成课程设计题目以及课程设计报告。报告应包括设计思路、网络拓扑图、开发中遇到的问题以及解决方法。（二）实验原理
17、：利用三层交换机来实现不同VLAN之间的互相访问。将路由器和交换机相连，使用IEEE 802.1Q 来启动一个路由器上的子接口成为干道模式，就可以利用路由器来实现VLAN 之间的通信。路由器可以从某一个VLAN接收数据包并且将这个数据包转发到另外的一个VLAN，要实施VLAN间的路由，必须在一个路由器的物理接口上启用子接口，也就是将以太网物理接口划分为多个逻辑的、可编址的接口，并配置成干道模式，每个VLAN对应一个这种接口，这样路由器就能够知道如何到达这些互联的VLAN。应用 OSPF协议完成路由配置。OSPF 路由协议通过向全网扩散本设备的链路状态信息，使网络中每台设备最终同步一个具有全网链
18、路状态的数据库（LSDB），然后路由器采用SPF算法，以自己为根，计算到达其他网络的最短路径，最终形成全网路由信息。OSPF 属于无类路由协议，支持VLSM（变长子网掩码）。OSPF 是以组播的形式进行链路状态的通告的。（三）设计正文1.拓扑设计2.ip 分配路由器 R1 与三层交换机间的ip：192.168.11.1路由器 R1 与二层交换机1 的 ip：192.168.10.1路由器 R2 与三层交换机间的ip：192.168.11.3路由器 R3 与三层交换机间的ip：192.168.11.4路由器 R3 与二层交换机1 的 ip：192.168.12.1名师资料总结-精品资料欢迎下载-
19、名师精心整理-第 10 页，共 23 页 -路由器 R4 与三层交换机间的ip：192.168.11.2PC1 的 ip 是 192.168.10.2网关 192.168.10.1PC2 的 ip 是 192.168.10.3网关 192.168.10.1PC3 的 ip 是 192.168.12.2网关 192.168.12.1PC4 的 ip 是 192.168.12.3网关 192.168.12.1本机（PC2）ip 如下：3.路由器设置（1）R3 的具体配置如下图（其他路由器配置方法相同）：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 23 页 -（2）R1 路由表（
20、3）R2 路由表路由表名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 23 页 -（4）R4路由表4.测试名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 23 页 -名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 23 页 -实验 3 基于模拟互联网的网络协议分析1.以太网数据链路层帧格式分析从所截获的图中可以清楚地看到MAC 帧的格式为：前面是 8 字节插入的内容目的地址：14:cf:92:e2:ff:a3源地址：FujianSt_31:e1:46类型:IP(0 x0800)然后是IP 数据包，IP 数据包的格式为：版本：4首部长度：20byt
21、es区分服务：0 x00(DSCP 0 x00:Default;ECN:0 x00)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 23 页 -总长度：56标识：0 xle3d(7741)后面内容依次还有（截图不全，此处无法具体看出数值）标志、片偏移、生存时间、协议、首部检验和、源地址、目的地址、可选字段、填充、数据部分。2.TCP 传输控制协议分析(1)TCP 的建立从该图可看出：源主机的 IP 地址为：192.168.10.3目的主机的 IP 地址为：192.168.12.2源端口号：4587，随机端口号目的端口号：21，为熟知端口号，端口号 21 用于 FTP 服务Seq
22、:0 首部长度：32 字节标记：SYN 为标志为1，表示同步序号发起链接滑动窗口：8192校验和：4609选项：12 字节名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 23 页 -从该图可看出相对第一次握手的不同：源主机的 IP 地址为：192.168.12.2目的主机的 IP 地址为：192.168.10.3Ack=1 表示对一个包的链接请求的确认较验和：3129名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 23 页 -相比前两次的变化：Seq=1Ack=1表示链接成功，准备发送字节滑动窗口：65700校验和：c542名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精
23、心整理-第 18 页，共 23 页 -（2）TCP的释放源主机的 IP 地址为：192.168.12.2目的主机的IP 地址为：192.168.10.3Seq=51Ack=1首部长度：20 字节标记：FIN 为标志为1，表示发起断开链接请求校验和：1253滑动窗口：65536从该图可看出：该包相对于第一个包有以下更改：Seq=1Ack=52表示对上一个包的确认Fin=0名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 23 页 -源主机的 IP 地址为：192.168.10.3目的主机的IP 地址为：192.168.12.2Seq=1Ack=52首部长度：20 字节标记：FIN
24、为标志为 1，表示发起断开链接请求校验和：d335滑动窗口：65648该包为另一主机发起断开链接的请求数据包从该图可看出：该包相对于第一个包有以下更改：Seq=52Ack=2表示对上一个包的确认Fin=0名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页，共 23 页 -3.FTP 协议分析（1）FTP服务器的建立服务器名称是Scarlet,采取的是匿名访问，里面的文件夹则是随机选取桌面上的文件（2）抓取包的分析上图是客户端登陆FTP后每一次访问文件时的响应，右上可以分析出USER annoymouse 和password 是 e-mail客户端 ip 是 192.168.12.2FT
25、P服务器 ip 是 192.168.10.3由上图分析知道：FTP 服务器端口号为21客户端端口号为4587名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 21 页，共 23 页 -实验总结：实验一是认识性实验，其中包括了下一步设计实验中所需要的基本操作，由于每个实验都有很详细的步骤，因此完成的非常顺利，也没有遇到过什么困难，其中有些实验后面用不到，因此只做了基本的操作，只有路由器的配置、交换机的配置、ospf设置等几个做了详细的研究。实验二是互联网的模拟，主要的部分在于拓扑图的设计和IP 的分配上。由于开始认识不足，设计的拓扑非常的复杂，比如用三层交换机当成核心交换机后来设置VLAN，还有
26、将路由器连接了三四个端口，由于这些错误导致进度很慢。在一步步尝试修改后，拓扑图变得较为简单可行，路由器通过使用串口来解决多端口问题。我们遇到最大的问题则是在PC的IP 分配上，由于开始没有认识到要按照拓扑图上对应的PC来分配地址，只是随机给四台电脑分配，所以连好拓扑分好IP 配置好后，PC 之间怎么也ping 不通，而其他的都可以ping通，但是我们始终没有意识到是PC 的问题，以为是其他原因，因此花费了相当多的时间在修改拓扑图，修改IP 上，最后实在没有办法，请教老师才终于解决了问题。实验三是抓包分析，这个实验我们做的很快，主要的重心还是在分析上面。但是我们抓包时并没有仔细研究到底要获取哪些信息，而且是两个人截的图，所以不仅图截得不太一致，有些需要分析的地方截图并不完全，等到实验分析时才发现这些问题，但是已经没法再做了。还好我们截图截了非常多，我找遍了这些图才发现每一步均有相对应的图，只是有些图很不完全，因此我只把可以看到数据的进行了分析。最后感谢老师和同学们的细心指导与帮助，让我们的实验得以顺利完成。参考文献谢希仁计算机网络电子工业出版社第五版2008 年 1 月名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 22 页，共 23 页 -名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 23 页，共 23 页 -