计算机网络基础实验(验证性实验)

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  • 一.简介
  • 二.验证性实验
    • ipconfig
    • ping
    • tracert
    • ARP
    • DHCP
  • 三.小结

一.简介

本计算机网络实验教程由验证性、Wireshark 和 Cisco Packet Tracer 实验等三个部分组成,本次先介绍验证性实验。
1.建议:
验证性实验和 Wireshark 实验建议全部掌握,Cisco Packet Tracer 实验可根据情况选择完成
2.特点:
覆盖面广
难易组合
实用性强
3.What you’ll learn:
常用计算机网络命令
使用 Wireshark 进行协议分析
使用 Cisco Packet Tracer 进行网络模拟
4.What you’ll need:
Windows 自带的命令行窗口程序非常糟糕,我们推荐使用 cmder.
抓包和协议分析软件 wireshark.
Cisco Packet Tracer(CPT) 是网络模拟软件 Csico packet tracer 或备用站点下载.
最新版的浏览器谷歌谷歌或火狐, 或 火狐下载.
本教程的实验在 Windows 平台下进行,但你也可在 Linux 或其它平台下进行这些实验。

二.验证性实验

(本部分共有 8 个实验,实验 1~7 使用 Cmder 在命令行窗口完成,实验 8 使用浏览器完成。)

ipconfig

✍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
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。
我们输入ipconfig如下,我们从中可以清楚地看到IP 地址、子网掩码、网关:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

实作二
查看旁边计算机的网络配置,看看有什么异同。
通过与旁边电脑对比发现,网关和子网相同。
问题
你的计算机和旁边的计算机是否处于同一子网,为什么?
:通过以上的观察比较,我们可以得出,我的计算机和旁边的计算机处于同一子网。

ping

✍ 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
要测试到某计算机如 重庆交通大学 Web 服务器的连通性,可以使用 ping www.cqjtu.edu.cn 命令,也可直接使用 IP 地址。如下图:在这里插入图片描述
在图中:
时间:代表的是返回字节的延迟;
TTL:每一个被发送出的IP信息包都有一个TTL域,该域被设置为一个较高的数值(在本例中ping信息包的TTL值为255)。当信息包在网络中被传输时,TTL的域值通过一个路由器时递减1;当TTL 递减到0时,信息包被路由器抛弃。

实作二
使用 ping/? 命令了解该命令的各种选项并实际使用。如下:
在这里插入图片描述
从中我们可以清楚地了解ping命令的使用。
TroubleShooting
问题
假设你不能 ping 通某计算机或 IP,但你确定该计算机和你之间的网络是连通的,那么可能的原因是什么?该如何处理能保证 ping 通?

当你的网络出现故障不能访问某计算机如 14.215.177.39 (百度的 IP 地址之一 ) 时,我们一般可采用由近及远的连通性测试来确定问题所在。现假设你的 IP 是 192.168.1.89,你旁边计算机的 IP 是 192.168.1.64,网关的 IP 是 192.168.1.1 ,那么过程如下:
1.ping 127.0.0.1 ,测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.ping 192.168.1.64 ,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.ping 192.168.1.1,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.ping 14.215.177.39,测试到百度的连通性,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?

tracert

✍ 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
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。
我们输入tracert www.baidu.com 命令,可以从中了解到节点的个数和信息,如下:
在这里插入图片描述
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。
我们进入该网站可得知以下内容和信息:在这里插入图片描述
问题一
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?
: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。
问题二: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?
:因为我们电脑网络都是从本机出发通过重庆交通大学的交换机然后进入电信的通信子网上的,所以第一跳就是到交大的交换机,所以是相同的
问题三: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?
:应该是该节点没有收到具体的信息反馈,才会出现*号

ARP

✍ 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.
首先我们运行 arp -a可以进行aro缓存的查看,如下图:在这里插入图片描述
然后我们ping一下旁边电脑的ip之后再次运行arp -a,可得到下图:在这里插入图片描述
实作二
请使用 arp /? 命令了解该命令的各种选项。
该命令的各种选项如下:
在这里插入图片描述
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。
我们输入arp -s 192.168.0.1 5c-d9-98-f1-89-64 命令并运行得到结果如下:在这里插入图片描述
我们发现得到 “ARP 项添加失败: 请求的操作需要提升” 这样的信息,表示命令没能执行成功,该如何解决?
解决方法:
1.netsh i i show in找到指定Idx
2.netsh -c “i i” add neighbors 【Idx】 【IP地址】【mac地址】修改指定IP的mac
具体步骤参考该博客:解决方法
问题
在实作三中,为何缓存中常常有网关的信息?
我们将网关或其它计算机的 arp 信息设置为静态有什么优缺点?

1.因为缓存本身记录着你有访问过的pc 网卡MAC物理地址。
2.静态分配IP地址是指给每一台计算机都分配一个固定的IP地址,优点是便于管理,特别是在根据IP地址限制网络流量的局域网中,以固定的IP地址或IP地址分组产生的流量为依据管理,可以免除在按用户方式计费时用户每次上网都必须进行的身份认证的繁琐过程,同时也避免了用户经常忘记密码的尴尬。静态分配IP地址的弱点是合法用户分配的地址可能被非法盗用,不仅对网络的正常使用造成影响,同时由于被盗用的地址往往具有较高的权限,因而也容易给合法用户造成损失和潜在的安全隐患。

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:
1.用于内部网或网络服务供应商自动分配 IP 地址给用户
2.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。
使用ipconfig/release 命令之后发现了一个有趣的现象,就是我电脑的网络突然间断开了,我觉得就是因为释放了自动获取的网络配置,当我使用ipconfig/renew 命令之后,电脑又重新获取了网络配置,网络又恢复了正常。
如下两图:在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
问题
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。

三.小结

本次对计算机网络验证性实验的部分命令的操作实践,让我了解了很多有趣的命令和其使用方法,学到了部分命令的使用和出现问题的解决方案,深化了我对计算机基础的理解和掌握,熟悉了很多基本的东西,更燃起了我对计算机领域的兴趣!

本文链接http://www.taodudu.cc/news/show-1782053.html