计算机网络实验练习_计算机网络实验题

一、验证性实验

（一）ipconfig

简介
ipconfig 是微软操作系统的计算机上用来控制网络连接的一个命令行工具。它的主要用来显示当前网络连接的配置信息（/all 参数）


实作一
1）使用 ipconfig/all 查看自己计算机的网络配置，尽可能明白每行的意思，特别注意 IP 地址、子网掩码 Subnet Mask、网关 Gateway。

可以看到IP 地址、子网掩码 Subnet Mask、网关 Gateway

实作二
使用 ipconfig/all 查看旁边计算机的网络配置，看看有什么异同。

可以看出自己的计算机的IP和旁边的计算机的IP不一样，而子网掩码和网关是一样的

（二）ping

简介
PING(Packet Internet Groper)，因特网包探索器，用于测试网络连接量的程序。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
要测试到某计算机Web服务器的连通性,可以使用ping,"域名"命令,也可直接使用IP地址。请掌握使用该命令后屏幕显示的反馈回来信息的意思，如: TTL、 时间等。
ping www.baidu.com

1.ping命令的TTL：这是指数据包被路由器丢弃之前所允许通过的网段数量
2.ping命令的时间：这是指得到对方回应的时间
实作二
使用 ping/? 命令了解该命令的各种选项并实际使用
1）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）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）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）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？
14.215.177.39 是百度的一个ip地址

通过上面的实验证明网络状态是良好的

（三）tracert

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

可通过网站http://ip.cn查看这些节点位于何处，是哪个公司的，大致清楚本机到百度服务器之间的路径。

实作二
ping.pe 这个网站可以探测从全球主要的 ISP 到某站点如 https://qige.io 的线路状态，当然也包括各线路到该主机的路由情况。请使用浏览器访问http://ping.pe/qige.io 进行了解。

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。

通过向目标发送不同IP生存时间 (TTL) 值的“Internet控制消息协议(ICMP)”回应数据包，Tracert诊断程序确定到目标所采取的路由。要求路径上的每个路由器在转发数据包之前至少将数据包上的 TTL 递减1。数据包上的 TTL 减为 0 时，路由器应该将“ICMP 已超时”的消息发回源系统。 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。某些路由器不经询问直接丢弃 TTL 过期的数据包，这在 Tracert 实用程序中看不到。

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?

因为我们的网络都是从本身的计算机所在的子网出发，然后进过交大校园的交换机进入电信的通信子网上

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?

没有出现具体的信息反馈，请求超时

（四）ARP

介绍
丛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。ARP 协议定义在1982年的RFC 826。

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。

假如没有旁边的mac地址，然后我ping了它的ip地址的话，转换表里的缓存里就会有它的mac地址

实作二
请使用 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 192.168.0.1，MAC 地址是 5c-d9-98-f1-89-64，请使用 arp -s 192.168.0.1 5c-d9-98-f1-89-64 命令设置其为静态类型的

可以看到这个地址已经设为静态地址

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，示 命令没能执行成功，你该如何解决?

进入windows\system32文件夹找到cmd.exe，右键“以管理员身份运行”

（五）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:
●用于内部网或网络服务供应商自动分配IP地址给用户
●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。

DHCP 服务事件的序列

ipconfig/release 命令释放自动获取的网络配置

ipconfig/renew 命令重新获取

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？

因为会导致ip发生冲突，自动配置的IP地址和信息只是短暂性的解决计算机不能获取 DHCP 服务器的配置数据的问题，要真正的接入Internet还是得本身计算机的正确IP地址

（六）netstat

介绍
无论是使用TCP还是UDP，任何一个网络服务都与特定的端口(Port Number)关联在一起。 因此，每个端口都对应于某个通信协议/服务。
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[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。

可以看到很多常用端口

实作二
使用 netstat -an 命令，查看计算机当前的网络连接状况。

从整体上看，netstat的输出结果可以分为两个部分： 一个是Active Internet
connections，称为有源TCP连接，其中"Recv-Q"和"Send-Q"指的是接收队列和发送队列。这些数字一般都应该是0。如果不是则表示软件包正在队列中堆积。这种情况只能在非常少的情况见到。
另一个是Active UNIX domain
sockets，称为有源Unix域套接口(和网络套接字一样，但是只能用于本机通信，性能可以提高一倍)。
Proto显示连接使用的协议,RefCnt表示连接到本套接口上的进程号,Types显示套接口的类型,State显示套接口当前的状态,Path表示连接到套接口的其它进程使用的路径名。
套接口类型：
-t ：TCP
-u ：UDP
-aw ：RAW类型 –unix ：UNIX域类型 –ax25 ：AX25类型 –ipx ：ipx类型 –netrom ：netrom类型 状态说明： LISTEN：侦听来自远方的TCP端口的连接请求
SYN-SENT：再发送连接请求后等待匹配的连接请求（如果有大量这样的状态包，检查是否中招了）
SYN-RECEIVED：再收到和发送一个连接请求后等待对方对连接请求的确认（如有大量此状态，估计被flood攻击了）
ESTABLISHED：代表一个打开的连接 FIN-WAIT-1：等待远程TCP连接中断请求，或先前的连接中断请求的确认
FIN-WAIT-2：从远程TCP等待连接中断请求 CLOSE-WAIT：等待从本地用户发来的连接中断请求
CLOSING：等待远程TCP对连接中断的确认
LAST-ACK：等待原来的发向远程TCP的连接中断请求的确认（不是什么好东西，此项出现，检查是否被攻击）
TIME-WAIT：等待足够的时间以确保远程TCP接收到连接中断请求的确认 CLOSED：没有任何连接状态

打开的计算机端口，就是向 Internet 打开的一个通道。通过 netstat 命令，我们可以了解当前计算机哪些端口是打开的，从而找出一些恶意后台程序，分析其所作所为，并且可以进一步将相关端口关闭，降低安全风险。

（七）DNS

介绍
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
Windows 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。

可以看到我们的DNS服务器

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

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
1）使用 nslookup qige.io 命令，将使用默认的 DNS 服务器查询该域名

当我们使用浏览器上网时，或多或少的会看到一些广告。某些网站的广告是非常没有节操的，所以我们一般可以通过安装浏览器插件如 AdGuard、AdBlocker 等来拦截和过滤。
这种方法简单方便有效，不过有一定安全或隐私问题，因为该插件实时知道你访问的 URL。

假设不使用这种第三方的插件，希望自己完全控制，那么就请考虑在我们前面提到的 hosts 文件中添加 DNS记录。有自愿者时时在维护全球正确的 DNS 记录文件

（八）cache

介绍
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。

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。

cache缓存一些我们网页加载的文件，这有利于加载网页

你的计算机可能还在使用 XX 管家，XX 卫士之类的垃圾软件，那么它可能就会在某些时候提示你计算机的垃圾文件有多少多少，请清理（其实是它本身应该被清理！）之类的弹窗。如果你查看一下它判断的所谓垃圾文件，你会发现大多都是浏览器的缓存，而你已经明白了这些缓存文件的作用。所以，清理吗？

二、Wireshark 实验

（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
1.打开wireshark，选择菜单栏上Capture -> Option，勾选正常连接的网卡点击Start，在启动抓包，wireshark处于抓包状态中。

2.在cmd窗口下执行ping www.baidu.com
3.通过在过滤栏设置过滤条件进行数据包列表过滤
4.Ethernet
（1）
从第一项可以得知，捕获帧有54字节,从第二项可以看出源地址和目的地址(物理地址)，第三项包含使用的网络协议，源ip地址，目的ip地址等信息;
（2）第一项展开
可以看出到达时间

Arrival Time: Nov 9, 2020 20:01:35.212404000 中国标准时间

帧数为32，帧的长度为54字节，被wireshark捕获的长度为32字节，显示帧未被标记

（3）第二项展开
可知目的mac地址为:

Destination: RuijieNe_9f:40:13 (00:74:9c:9f:40:13)

源mac地址为:

Address: RuijieNe_9f:40:13 (00:74:9c:9f:40:13)

网络协议类型为: ip(0x0800)

(在以太网帧结构中规定类型字段>0x0600的表示协议类型其中ip协议的类型码为:0x0800，arp 协议的类型码为: 0x0806 netware的ixp协议:0x8137，如果类型字段<0x0600则表示帧的长度)

(4)第三项展开
可以得出

协议版本version号为: 4表示网络层使用的是ipv4协议
报头长度为: 20字节

(ip头部常用4B作为一个基本单元，前5个单元20B为必需域，其中ip 头部的长度范 围: 20B~60B)

服务类型域service field 0x00

(该域有8位，用于指示路由器如何处理该数据，包括优先级和服务类型参数)

总长度total length: 40 字节

(16位，定义了以字节为单位的数据报的总长度)

标识域identification: 0x2a96

(16位的片识别的标记)

标志域flags: 0x40

(3位，DF值为0表示可以分片，MF值为0表示接收的是最后一个分片)

报文片段偏移量为: 0

(片偏移值是以8B为单位来计数的)

生存时间time to live:128

(表示数据报可以经过最多的路由器跳数)

协议域protocol: TCP (6)

头部校验和header checksum 0x0000 保证报头的完整性、

源ip地址: 10.160.40.148

目的ip地址: 14.215.177.39
(5)第四项可得

源端口号：51887
目的端口号：443

（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？

对方网络配置

自己电脑网络配置

ping一下

目的 MAC ：202.202.250.239 MAC 地址是对方电脑主机
源 MAC ：10.160.64.171 MAC 地址是自己电脑的

2.然后ping一下 www.baidu.com （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？

返回帧

发出帧