計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

年4月19日計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書文檔僅供參考《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書目錄《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 1實(shí)驗(yàn)一IP協(xié)議分析 2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2二、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí) 2三、實(shí)驗(yàn)類型 2四、實(shí)驗(yàn)步驟 2實(shí)驗(yàn)二TCP網(wǎng)絡(luò)編程 5一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?5二、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí) 5三、實(shí)驗(yàn)類型 5四、實(shí)驗(yàn)步驟 5

實(shí)驗(yàn)一IP協(xié)議分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握IP數(shù)據(jù)報(bào)的報(bào)文格式2.掌握子網(wǎng)掩碼和路由轉(zhuǎn)發(fā)二、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)三、實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)分組進(jìn)行，每組6人，采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二。說明：主機(jī)A、C、D的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)是；主機(jī)E、F的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)是。主機(jī)B啟動(dòng)靜態(tài)路由服務(wù)（方法：在命令行方式下，輸入“staticroute_config”）。按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖連接網(wǎng)絡(luò)，使用拓?fù)潋?yàn)證檢查連接的正確性。練習(xí)一：領(lǐng)略真實(shí)的ARP（同一子網(wǎng)）主機(jī)A、B、C、D、E、F在命令行下運(yùn)行“arp-a”命令，察看ARP高速緩存表?！締栴}】ARP高速緩存表由哪幾項(xiàng)組成？主機(jī)A、B、C、D啟動(dòng)協(xié)議分析器，打開捕獲窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲并設(shè)置過濾條件（提取ARP、ICMP）。主機(jī)A、B、C、D在命令行下運(yùn)行“arp-d”命令，清空ARP高速緩存。主機(jī)Aping主機(jī)D（）。主機(jī)A、B、C、D停止捕獲數(shù)據(jù)，并立即在命令行下運(yùn)行“arp-a”命令察看ARP高速緩存。【問題】結(jié)合協(xié)議分析器上采集到的ARP報(bào)文和ARP高速緩存表中新增加的條目，簡(jiǎn)述ARP協(xié)議的報(bào)文交互過程以及ARP高速緩存表的更新過程。練習(xí)二：編輯并發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)主機(jī)A啟動(dòng)仿真編輯器，編輯一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)，其中：MAC層：目的MAC地址:主機(jī)B的MAC地址（對(duì)應(yīng)于接口的MAC）。源MAC地址：主機(jī)A的MAC地址。協(xié)議類型或數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：0800。IP層：總長(zhǎng)度：IP層長(zhǎng)度。生存時(shí)間:128。源IP地址:主機(jī)A的IP地址（）。目的IP地址:主機(jī)E的IP地址（）。校驗(yàn)和：在其它所有字段填充完畢后計(jì)算并填充?！締栴}】IP在計(jì)算校驗(yàn)和時(shí)包括哪些內(nèi)容？在主機(jī)B（兩塊網(wǎng)卡分別打開兩個(gè)捕獲窗口）、E上啟動(dòng)協(xié)議分析器，設(shè)置過濾條件（提取IP協(xié)議），開始捕獲數(shù)據(jù)。主機(jī)A發(fā)送第1步中編輯好的報(bào)文。主機(jī)B、E停止捕獲數(shù)據(jù)，在捕獲到的數(shù)據(jù)中查找主機(jī)A所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)?！締栴}】第1步中主機(jī)A所編輯的報(bào)文，經(jīng)過主機(jī)B到達(dá)主機(jī)E后，報(bào)文數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化？若發(fā)生變化，記錄變化的字段，并簡(jiǎn)述發(fā)生變化的原因。將第2步中主機(jī)A所編輯的報(bào)文的“生存時(shí)間”設(shè)置為1。重新計(jì)算校驗(yàn)和。主機(jī)B、E重新開始捕獲數(shù)據(jù)。主機(jī)A發(fā)送第5步中編輯好的報(bào)文。主機(jī)B、E停止捕獲數(shù)據(jù)，在捕獲到的數(shù)據(jù)中查找主機(jī)A所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)?！締栴}】主機(jī)B、E是否能捕獲到主機(jī)A所發(fā)送的報(bào)文？簡(jiǎn)述產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。

實(shí)驗(yàn)二TCP網(wǎng)絡(luò)編程一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解基于MFC的TCP網(wǎng)絡(luò)編程的方式2.學(xué)習(xí)使用MFC編寫簡(jiǎn)單的TCP網(wǎng)絡(luò)程序二、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)三、實(shí)驗(yàn)類型設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)步驟該實(shí)驗(yàn)以兩位同學(xué)為一組，一位同學(xué)開發(fā)服務(wù)器程序，一位同學(xué)開發(fā)客戶端程序。使得客戶端與服務(wù)器之間能夠?qū)崿F(xiàn)信息交換。一、WindowsSocket和套接口的基本概念網(wǎng)際協(xié)議(InternetProtocol，IP)是一種用于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，已廣為人知。它可廣泛用于大多數(shù)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)上，也可用于大多數(shù)局域網(wǎng)LAN(比如辦公室小型網(wǎng)絡(luò))和廣域網(wǎng)WAN(比如說互聯(lián)網(wǎng))。從它的設(shè)計(jì)看來，它是一個(gè)無連接的協(xié)議，并不能保證數(shù)據(jù)投遞萬無一失。兩個(gè)上層協(xié)議(TCP和UDP)依賴IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。如果希望在MicrosoftWindows下經(jīng)過TCP和UDP協(xié)議建立網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，則需要使用Winsock套接口編程技術(shù)。套接口，就是一個(gè)指向傳輸提供者的句柄。Win32中，套接口不同于文件描述符，因此它是一個(gè)獨(dú)立的類型——SOCKET。WindowsSockets描述定義了一個(gè)MicrosoftWindows的網(wǎng)絡(luò)編程界面，它是從UnixSocket的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，為WindowsTCP／IP提供了一個(gè)BSD型的套接字規(guī)范，除與4．3BSDUnixSockets完全兼容外，還包括一個(gè)擴(kuò)充文件，經(jīng)過一組附加的API實(shí)現(xiàn)Windows式(即事件驅(qū)動(dòng))的編程風(fēng)格；而Winsock則是在MicrosoftWindows中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的接口。Windows在Internet支配域中的TCP／IP協(xié)議定義了Winsock網(wǎng)絡(luò)編程規(guī)范，融入了許多新特點(diǎn)。使用Socket的目的是使用戶在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上工作而不必對(duì)該網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有非常深入的了解。另外，編寫的程序還可被迅速地移植到任何支持Socket的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中去。Winsock提供了二種可為指定傳輸協(xié)議打開、計(jì)算和關(guān)閉會(huì)話的能力。在Windows下，TCP／IP上層模型在很大程度上與用戶的Winsock應(yīng)用有關(guān)：換言之，用戶的Winsock應(yīng)用控制了會(huì)話的方方面面，必要時(shí)，還會(huì)根據(jù)程序的需要格式化數(shù)據(jù)。套接口有三種類型：流式套接口、數(shù)據(jù)報(bào)套接口及原始套接口。流式套接口定義了一種可靠的面向連接的服務(wù)(利用TCP協(xié)議)，實(shí)現(xiàn)了無差錯(cuò)無重復(fù)的順序數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)報(bào)套接口定義了一種無連接的服務(wù)(UDP協(xié)議)，數(shù)據(jù)經(jīng)過相互獨(dú)立的報(bào)文進(jìn)行傳輸，是無序的，而且不保證可靠和無差錯(cuò)。原始套接口允許對(duì)低層協(xié)議如IP或ICMP直接訪問，主要用于新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)的測(cè)試等。面向連接服務(wù)器處理的請(qǐng)求往往比較復(fù)雜，不是一來一去的請(qǐng)求應(yīng)答所能解決的，而且往往是并發(fā)服務(wù)器。使用面向連接的套接口編程，能夠經(jīng)過圖來表示。無連接服務(wù)器一般都是面向事務(wù)處理的，一個(gè)請(qǐng)求、一個(gè)應(yīng)答就完成了客戶程序與服務(wù)程序之間的相互作用。若使用無連接的套接口編程，程序的流程能夠用圖表示。套接口工作過程如下：服務(wù)器首先啟動(dòng)，經(jīng)過調(diào)用socket()建立一個(gè)套接口，然后調(diào)用bind()將該套接口和本地網(wǎng)絡(luò)地址聯(lián)系在一起，再調(diào)用listen()使套接口做好偵聽的準(zhǔn)備，并規(guī)定它的請(qǐng)求隊(duì)列的長(zhǎng)度，之后，調(diào)用accept()來接收連接。客戶在建立套接口后就可調(diào)用connect()和服務(wù)器建立連接。連接一旦建立，客戶機(jī)和服務(wù)器之間就能夠經(jīng)過調(diào)用read()和write()來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。最后，待數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，雙方調(diào)用close()關(guān)閉套接口。在網(wǎng)絡(luò)編程中，掌握端口的概念十分重要。端口：基于TCP／IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算機(jī)都分配有一個(gè)IP地址，用一個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)來表示，正式的稱呼是“Ipv4地址”。客戶機(jī)需要經(jīng)過TCP或UDP和服務(wù)器通信時(shí)，必須指定服務(wù)器的IP，地址和服務(wù)端口號(hào)。另外，服務(wù)器打算偵聽接入客戶機(jī)請(qǐng)求時(shí)，也必須指定一個(gè)IP，地址和一個(gè)端口號(hào)。在選擇端口時(shí)，應(yīng)特別小心，因?yàn)橛行┛捎枚丝谔?hào)是為“已知的”(即固定的)服務(wù)保留的，如文件傳輸協(xié)議和超文本傳輸協(xié)議，即FTP(21號(hào)端口)和HTTP(一般為8080端口)?！耙阎膮f(xié)議”，即固定協(xié)議，采用的端口由“互聯(lián)網(wǎng)編號(hào)分配認(rèn)證(IANA)”控制和分配，RFC1700中說明的編號(hào)。從本質(zhì)上說，端口號(hào)可分成3類：“已知”端口、已注冊(cè)端口、動(dòng)態(tài)和(或)私用端口。(1)“已知”端口0-1023，由IANA控制，是在UNIX中為固定服務(wù)保留的。(2)已注冊(cè)的端口1024-49151，由IANA列出來的，供普通用戶的普通用戶進(jìn)程或程序使用。(3)動(dòng)態(tài)和(或)私用端口49152-65535。普通用戶應(yīng)用應(yīng)選擇1024-49151之間的已注冊(cè)端口，從而避免端口號(hào)已被另一個(gè)應(yīng)用或系統(tǒng)服務(wù)所用。另外，49152-65535間的端口可自由使用，因?yàn)镮ANA這些端口上沒有注冊(cè)服務(wù)。二、MFCCSocket類的通信流程使用CSockct類進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)二進(jìn)制數(shù)據(jù)通信的連接流程，如下表所示。服務(wù)器端注釋客戶端lCsocketm_server構(gòu)造一個(gè)socket對(duì)象Csocketm_client2m_server.create(nport)創(chuàng)立socketM_client.create(nport)3m_server.listen()聽等連接與服務(wù)器建立連接m_client.connectstraddr,nport)此時(shí)阻塞。等待服務(wù)器端偵聽。4Csocketm_receive；m_server.accpet(m_receive)此時(shí)阻塞，等待客戶機(jī)連接．構(gòu)造新的socket對(duì)象用以接收客戶端的連接5CsocketFilefile(&m_server)；構(gòu)造一文件對(duì)象CsocketFilefile(&m_server)6CArchivearin(＆file，CArchive：：load)CArchivearout(＆file，CArchive：：store)構(gòu)造流對(duì)象CArchivearin(&file，CArchive：：Ioad)CArchivearout(&file，CArchive：：store)7arin>>value；arout<<value；用流進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸概念和cin，cout相似arin>>value；arout<<value；注意事項(xiàng)：利用cArchive類進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟僮鞴倘环奖阒庇^，可是如果編寫的程序是和別人的程序進(jìn)行通信的話，就要注意對(duì)方的程序是否也用了CArchive類，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)相互不能識(shí)別?！境绦蚓帉懖襟E】客戶機(jī)/服務(wù)器模式是socket點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)程序典型的模式。它用到的方法也是面向連接TCP連接的套接字MFC典型方式。其工作過程是：服務(wù)器首先啟動(dòng)，創(chuàng)立套接字后等待客戶的連接；客戶啟動(dòng)以后，創(chuàng)立套接字，然后和服務(wù)器建立連接；連接建立后，客戶機(jī)和服務(wù)器能夠經(jīng)過建立的套接字連接進(jìn)行信息通信。注意其中紅色字體為L(zhǎng)X1需做，黑色字體為L(zhǎng)X2需做，藍(lán)色字體表示二者都需做的部分。先建立一個(gè)MFC，選DialogBased，工程名為L(zhǎng)x2，如圖所示。下一個(gè)對(duì)話框選擇WindowSockets，后面的選項(xiàng)酌情考慮，或者連續(xù)選擇默認(rèn)的即可，如圖所示。如果忘了添加WindowsSockets選項(xiàng)，能夠在文件頭部添加下列語(yǔ)句進(jìn)行補(bǔ)救：#include“Winsock.h”#include“ws2tcpip.h”#pragmacomment(1ib,“Ws2_32.lib”)注：這些語(yǔ)句支持winsock2。出現(xiàn)Dialog以后，編輯界面，使其如圖所示而且對(duì)控件點(diǎn)擊右鍵，選擇屬性選項(xiàng)，把每個(gè)控件的ID改掉(控件ID就是每個(gè)控件的名字，要改成有意義的，以便將來管理)。各個(gè)控件的ID如下表，而且在對(duì)話框視圖中點(diǎn)擊右鍵，選擇ClassWizard選項(xiàng)，用該工具對(duì)控件添加變量?？丶蘒D變量名綁定變量類型對(duì)應(yīng)界面上的控件IDC_CONTENTm_msgCString輸入發(fā)送內(nèi)容的文本框IDC_CONTENTm_ctrlCEdit輸入發(fā)送內(nèi)容的文本框IDC_LISTENm_listenCButton偵聽按鈕IDC_SENDre_sendCButton發(fā)送按鈕接著，再打開一個(gè)VC，建立客戶機(jī)工程，工程名稱為L(zhǎng)x1，各個(gè)控件的ID如下表控件ID變量名綁定變量類型對(duì)應(yīng)界面上的控件IDC_CONTENTm_msgCStringt輸入發(fā)送內(nèi)容的文本框IDC_CONTENTm_ctrlCEdit輸入發(fā)送內(nèi)容的文本框IDC_CONNECTm_connectCButton連接按鈕IDC_SENDm_sendCButton發(fā)送按鈕IDC_IPm_lpCString輸入連接目的IP的文本框然后，在BOOLCLx1Dig：：OnlnitDialog()和BOOLCLx2DIg：：OnlnitDialog()末尾添加語(yǔ)句，使其如下所示：m_send.EnableWindow(FALSE);//使發(fā)送按鈕變灰returnTRUE;//returnTRUEunlessyou//setthefocustoacontrol注意：這個(gè)語(yǔ)句作用使發(fā)送按鈕失效，以免還未連接用戶就點(diǎn)擊發(fā)送，發(fā)生不可預(yù)計(jì)的錯(cuò)誤。為了在程序中更自由地處理CSocket得到的消息，必須新建CSocket的派生類：在Lx2工程的工作區(qū)類視圖中點(diǎn)擊右鍵，添加新類：CServer，父類為CSocket。NewClass對(duì)話框：在lx2Dlg.h里添加：頭文件：#include“Server.h”private變量：CServerm_server;CServerm_recv;在對(duì)話框的圖像上雙擊“偵聽”按鈕，添加如下代碼：voidCLx2Dlg::OnListen(){m_server.Create(1000);//使用1000號(hào)端口m_server.Listen();//偵聽}在對(duì)話框圖像上再雙擊“發(fā)送"按鈕，添加如下代碼：voidCLx2Dlg::OnSend(){UpdateData(TRUE)；//更新數(shù)據(jù)，使m_msg得到當(dāng)前框中文本m_recv.Send(m_msg,255);//發(fā)送數(shù)據(jù)m_ctrl.SetSel(0,-1);//全選發(fā)送框文字m_ctrl．ReplaceSel(“”,TRUE);//將發(fā)送框置空}同樣地，在Lxl工程的工作區(qū)類視圖中點(diǎn)擊右鍵，添加新類：CClient它繼承自CSocket。在CLxlDIg類里添加private變量：CClientm_client;雙擊對(duì)話框圖像上的“連接”按鈕，添加代碼：voidCLxlDlg::OnConnect(){UpdateData(TURE);m_client.Create(1001);//使用1001號(hào)端口if(m_client.Connect(m_ip,1000))//連接目標(biāo)地址，1000端口{AfxMessageBox(“Client端連接成功”);m_send.EnableWindow(TRUE);//連接成功，能夠發(fā)送m_connect.EnableWindow(FALSE);//同時(shí)禁止連接按鈕}else{m_client.Close();//如果連接失敗就關(guān)閉AfxMessageBox(“連接失敗”);}}雙擊發(fā)送按鈕，添加代碼：voidCLx1Dlg::OnSend(){UpdateData(TRUE);//更新數(shù)據(jù)，使m_msg得到當(dāng)前框中文本m_client.Send(m_msg,255);//發(fā)送數(shù)據(jù)，長(zhǎng)度255字節(jié)m_ctrl.SetSel(0,-1);//全選發(fā)送框文字m_ctrl.ReplaceSel(“”,TRUE);//將發(fā)送框置空)經(jīng)過以上操作，我們建立了CSocket，主機(jī)、客戶機(jī)建立連接后的消息發(fā)送代碼也添加完成了，可是還缺少使其工作的消息機(jī)制。下面的步驟就是利用OnAccept和OnReceive函數(shù)處理socket消息。首先，在Lx2工程的編輯界面中點(diǎn)擊右鍵，選ClassWizard，在classname欄目里面找到CServer類，添加OnAccept和OnReceive函數(shù)而且雙擊下面的Memberfunction欄目，分別為兩個(gè)函數(shù)添加如下代碼：voidCServer::OnAccept(intnErrorCode){//TODO:Addyourspecializedcodehereand/orcallthebaseclassCSocket::OnAccept(nErrorCode);((CLx2Dlg*)(AfxGetApp()->m_pMainWnd))->ShowAccept();//這里僅僅添加了這一句，因?yàn)镃Lx2DIg類是發(fā)送接收消息的主窗口，//而且應(yīng)用程序發(fā)送接收的消息也在CLx2Dlg對(duì)象實(shí)例中進(jìn)行，//因此當(dāng)CServer類的對(duì)象收到客戶機(jī)的Connect消息時(shí)，//便可調(diào)用CLx2DLg對(duì)象中的ShowAccept()函數(shù)處理。}該步完成以后，能夠?yàn)镃Lx2DIg類添加public成員函數(shù)ShowAccept()：voidCLx2Dlg::ShowAccept(){m_server.Accept(m_recv);AfxMessageBox(“Server端連接成功”);m_send.EnableWindow(TRUE);//連接成功，能夠發(fā)送m_listen.EnableWindow(FALSE);//同時(shí)禁止偵聽按鈕}于是，當(dāng)客戶機(jī)調(diào)用m_client.Connect(m_ip,1000)時(shí)，主機(jī)server端發(fā)現(xiàn)并調(diào)用ShowAccept函數(shù)來建立連接。執(zhí)行完以后，Socket連接便被建立。接下來的工作便是添加發(fā)送聊天信息的函數(shù)了。注意到前面點(diǎn)擊發(fā)送按鈕的OnSend()函數(shù)已經(jīng)添加好了，在Lx2工程中只要添加Server端的接收消息和顯示消息功能就能夠進(jìn)行消息的傳送。在CServer類中像添加OnAccept()一樣添加成員函數(shù)OnReceive()：voidCserver::OnReceive(intnErrorCode){//TODO:Addyourspecializedcodehereand/orcallthebaseclassCSoeket::OnReceive(nErrorCode);((CLx2Dlg*)(AfxGetApp()->m_pMainWnd))->ShowMsg();}建立連接后，一方一旦發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方的CS