高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)前言計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是高等院校計(jì)算機(jī)類、信息技術(shù)類及相關(guān)專業(yè)的核心課程，具有極強(qiáng)的理論性與實(shí)踐性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為該課程不可或缺的組成部分，旨在幫助學(xué)生將抽象的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作能力，加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)原理、協(xié)議及應(yīng)用的理解。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)是根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的教學(xué)大綱要求，結(jié)合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和高校實(shí)驗(yàn)室的普遍條件編寫(xiě)而成。書(shū)中精選了一系列具有代表性和實(shí)用性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，涵蓋了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)、局域網(wǎng)技術(shù)、路由技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)管理與排錯(cuò)等核心內(nèi)容。我們期望通過(guò)本指導(dǎo)書(shū)，引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范操作、積極思考、勇于探索，培養(yǎng)其分析問(wèn)題和解決實(shí)際網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的能力，為今后從事網(wǎng)絡(luò)相關(guān)工作奠定堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。一、實(shí)驗(yàn)安全與規(guī)范1.1實(shí)驗(yàn)安全須知*用電安全：實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所有設(shè)備均需符合用電規(guī)范。嚴(yán)禁濕手操作電源開(kāi)關(guān)和設(shè)備接口，不得隨意插拔電源。如遇漏電、短路等情況，應(yīng)立即切斷總電源并報(bào)告指導(dǎo)教師。*設(shè)備安全：愛(ài)護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，輕拿輕放。插拔網(wǎng)線、Console線等時(shí)，應(yīng)注意接口類型，避免暴力操作損壞接口。嚴(yán)禁私自拆卸、改裝實(shí)驗(yàn)設(shè)備。*網(wǎng)絡(luò)安全：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)遵守網(wǎng)絡(luò)安全法律法規(guī)和校紀(jì)校規(guī)。嚴(yán)禁進(jìn)行未經(jīng)授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)掃描、攻擊或其他惡意行為。實(shí)驗(yàn)環(huán)境通常為獨(dú)立封閉網(wǎng)絡(luò)，不得私自將實(shí)驗(yàn)設(shè)備接入外部公共網(wǎng)絡(luò)。*數(shù)據(jù)安全：注意保護(hù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和個(gè)人信息，不在公共計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)敏感數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)按要求清理個(gè)人數(shù)據(jù)。1.2實(shí)驗(yàn)規(guī)范要求*預(yù)習(xí)要求：實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真閱讀本指導(dǎo)書(shū)及相關(guān)理論教材，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟和注意事項(xiàng)，完成預(yù)習(xí)報(bào)告或教師要求的預(yù)習(xí)任務(wù)。未預(yù)習(xí)者不得參加實(shí)驗(yàn)。*操作要求：實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。遇到問(wèn)題應(yīng)獨(dú)立思考，嘗試分析原因并解決，必要時(shí)請(qǐng)教指導(dǎo)教師。*紀(jì)律要求：實(shí)驗(yàn)室內(nèi)保持安靜，不得大聲喧嘩、打鬧。禁止在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上放置與實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的物品，保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境整潔。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)整理好實(shí)驗(yàn)器材，關(guān)閉設(shè)備電源，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后方可離開(kāi)。*報(bào)告要求：獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，內(nèi)容應(yīng)真實(shí)、完整、規(guī)范。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、環(huán)境、步驟、數(shù)據(jù)記錄與分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)論、遇到的問(wèn)題及解決方案、心得體會(huì)等部分。二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境與預(yù)備知識(shí)2.1預(yù)備知識(shí)學(xué)生在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中的實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)具備以下基礎(chǔ)知識(shí)：*計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念（網(wǎng)絡(luò)定義、分類、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、性能指標(biāo)等）。*OSI七層參考模型與TCP/IP四層/五層模型的體系結(jié)構(gòu)，各層的主要功能及典型協(xié)議。*IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)、DNS等基本網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的概念與作用。*常用網(wǎng)絡(luò)命令的基本使用方法（如ping,ipconfig/ifconfig,tracert/traceroute等）。*局域網(wǎng)的基本工作原理，以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)。2.2實(shí)驗(yàn)環(huán)境本指導(dǎo)書(shū)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要基于以下兩種環(huán)境設(shè)計(jì)，具體實(shí)驗(yàn)可根據(jù)實(shí)際情況選擇或組合：2.2.1物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境*計(jì)算機(jī)：安裝Windows或Linux操作系統(tǒng)的PC機(jī)，具備有線網(wǎng)卡（RJ45接口）。*網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：以太網(wǎng)交換機(jī)（可管理型）、路由器（可配置型）、無(wú)線接入點(diǎn)（可選）。*連接介質(zhì)：雙絞線（直通線、交叉線）、光纖（可選，視具體實(shí)驗(yàn)而定）。*配置終端：Console線（用于連接計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備Console口進(jìn)行初始配置）。*輔助工具：網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀（可選）、剝線鉗、打線刀（可選，用于制作網(wǎng)線）。2.2.2仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境*網(wǎng)絡(luò)仿真軟件：如PacketTracer、GNS3、EVE-NG等。這些軟件可以模擬各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和連接，構(gòu)建復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，適合進(jìn)行協(xié)議原理驗(yàn)證和配置練習(xí)。*操作系統(tǒng)：仿真軟件運(yùn)行所需的操作系統(tǒng)（通常為Windows或Linux）。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)一：TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)配置一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.理解TCP/IP協(xié)議棧的基本構(gòu)成。2.掌握IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)、DNS服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的配置方法。3.熟練使用常用的網(wǎng)絡(luò)診斷命令，分析網(wǎng)絡(luò)連通性問(wèn)題。4.理解IP數(shù)據(jù)包的基本格式。二、實(shí)驗(yàn)原理TCP/IP協(xié)議簇是Internet的核心協(xié)議，它定義了計(jì)算機(jī)如何連接到互聯(lián)網(wǎng)以及數(shù)據(jù)如何在它們之間傳輸。IP協(xié)議負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從源主機(jī)發(fā)送到目的主機(jī)，基于IP地址進(jìn)行路由選擇。子網(wǎng)掩碼用于確定IP地址的網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分。默認(rèn)網(wǎng)關(guān)是主機(jī)訪問(wèn)其他網(wǎng)絡(luò)時(shí)的出口。DNS服務(wù)器用于將域名解析為IP地址。常用的網(wǎng)絡(luò)命令如`ping`通過(guò)發(fā)送ICMP回顯請(qǐng)求報(bào)文來(lái)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性；`ipconfig`(Windows)或`ifconfig`(Linux)用于查看和配置本機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口信息；`tracert`(Windows)或`traceroute`(Linux)用于追蹤數(shù)據(jù)包從源主機(jī)到目的主機(jī)所經(jīng)過(guò)的路由節(jié)點(diǎn)。三、實(shí)驗(yàn)環(huán)境1.硬件：PC機(jī)2-3臺(tái)（物理機(jī)或虛擬機(jī)）。2.軟件：Windows或Linux操作系統(tǒng)，Wireshark（或其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析軟件）。3.網(wǎng)絡(luò)：可直接連接或通過(guò)交換機(jī)連接。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟(一)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置與驗(yàn)證1.查看本機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置信息：*Windows系統(tǒng)：打開(kāi)命令提示符（CMD），輸入命令`ipconfig/all`，記錄本機(jī)的IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)、DNS服務(wù)器地址、物理地址（MAC地址）等信息。*Linux系統(tǒng)：打開(kāi)終端，輸入命令`ifconfig`或`ipaddr`查看IP配置，`route-n`查看路由表，`cat/etc/resolv.conf`查看DNS配置。2.手動(dòng)配置IP地址等參數(shù)：*選擇“本地連接”或相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口，進(jìn)入其“屬性”設(shè)置。*選擇“Internet協(xié)議版本4(TCP/IPv4)”，手動(dòng)設(shè)置IP地址、子網(wǎng)掩碼。若實(shí)驗(yàn)環(huán)境中有網(wǎng)關(guān)和DNS服務(wù)器，則一并設(shè)置。例如，可設(shè)置IP地址為192.168.A.B，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0（其中A、B為小組號(hào)或主機(jī)號(hào)，具體由指導(dǎo)教師分配或自行約定）。*配置完成后，再次使用`ipconfig/all`(Windows)或`ifconfig`/`ipaddr`(Linux)命令驗(yàn)證配置是否生效。(二)使用常用網(wǎng)絡(luò)命令測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性1.ping命令：*ping本機(jī)回環(huán)地址：`ping127.0.0.1`，測(cè)試TCP/IP協(xié)議棧是否正常工作。*ping本機(jī)IP地址：`ping本機(jī)IP`，測(cè)試網(wǎng)卡是否正常工作。*ping同一網(wǎng)段內(nèi)其他主機(jī)IP地址（若有）：`ping目標(biāo)主機(jī)IP`，測(cè)試兩臺(tái)主機(jī)之間的連通性。*觀察ping命令的輸出結(jié)果，包括發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)包數(shù)量、丟包率、往返時(shí)間等。思考若ping不通，可能的原因有哪些？2.tracert/traceroute命令：*追蹤到某個(gè)外部網(wǎng)站（如學(xué)校官網(wǎng)）的路徑：`tracert目標(biāo)域名或IP`(Windows)或`traceroute目標(biāo)域名或IP`(Linux)。*觀察輸出結(jié)果，理解每一跳的含義，記錄經(jīng)過(guò)的路由節(jié)點(diǎn)數(shù)量及IP地址。思考為什么有些節(jié)點(diǎn)顯示為“*”或無(wú)法解析域名？3.nslookup/dig命令（可選）：*使用nslookup命令查詢域名對(duì)應(yīng)的IP地址：`nslookup目標(biāo)域名`(Windows/Linux)。*或使用dig命令（Linux常用）：`dig目標(biāo)域名`。*理解DNS域名解析的過(guò)程和結(jié)果。(三)使用Wireshark捕獲并分析ICMP報(bào)文（選做，或作為后續(xù)協(xié)議分析基礎(chǔ)）1.啟動(dòng)Wireshark軟件，選擇當(dāng)前正在使用的網(wǎng)絡(luò)接口開(kāi)始抓包。2.在命令提示符中執(zhí)行`ping目標(biāo)IP地址-n4`（Windows，發(fā)送4個(gè)ICMP請(qǐng)求）。3.停止Wireshark抓包。在過(guò)濾器中輸入“icmp”過(guò)濾出ICMP報(bào)文。4.分析捕獲到的ICMPEchoRequest（回顯請(qǐng)求）和ICMPEchoReply（回顯應(yīng)答）報(bào)文。觀察其源IP、目的IP、類型、代碼等字段。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.記錄實(shí)驗(yàn)環(huán)境（硬件、軟件、操作系統(tǒng)）。2.詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)步驟，包括所使用的命令及其完整輸出結(jié)果（可截圖或復(fù)制文本）。3.整理實(shí)驗(yàn)中配置的IP地址、子網(wǎng)掩碼等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。4.對(duì)ping和tracert命令的結(jié)果進(jìn)行分析，解釋觀察到的現(xiàn)象。5.若進(jìn)行了Wireshark抓包，附上ICMP報(bào)文的截圖，并對(duì)主要字段進(jìn)行說(shuō)明。6.總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法。7.簡(jiǎn)述本實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)。六、思考題1.IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)通信中分別扮演什么角色？如果子網(wǎng)掩碼設(shè)置錯(cuò)誤，會(huì)有什么后果？2.當(dāng)你ping一個(gè)同一網(wǎng)段內(nèi)的主機(jī)時(shí)，數(shù)據(jù)幀在鏈路層是如何找到目標(biāo)主機(jī)的？（提示：ARP協(xié)議）3.tracert命令是如何實(shí)現(xiàn)追蹤路由功能的？它使用了什么協(xié)議或技術(shù)？---實(shí)驗(yàn)二：以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)分析與雙絞線制作一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.理解以太網(wǎng)的基本工作原理和CSMA/CD介質(zhì)訪問(wèn)控制方法。2.掌握以太網(wǎng)V2幀結(jié)構(gòu)的各字段含義。3.學(xué)會(huì)使用Wireshark捕獲并分析以太網(wǎng)幀。4.掌握雙絞線（直通線、交叉線）的制作方法和線序標(biāo)準(zhǔn)。5.學(xué)會(huì)使用網(wǎng)線測(cè)試儀測(cè)試雙絞線的連通性。二、實(shí)驗(yàn)原理以太網(wǎng)是目前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)。其核心的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法是帶沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)（CSMA/CD）。以太網(wǎng)幀是數(shù)據(jù)在以太網(wǎng)中傳輸?shù)幕締卧?，包含了源MAC地址、目的MAC地址、類型/長(zhǎng)度字段、數(shù)據(jù)字段和幀校驗(yàn)序列（FCS）等。雙絞線是局域網(wǎng)中最常用的傳輸介質(zhì)，分為屏蔽雙絞線（STP）和非屏蔽雙絞線（UTP）。常用的線序標(biāo)準(zhǔn)有T568A和T568B。直通線用于連接不同類型的設(shè)備（如計(jì)算機(jī)與交換機(jī)），兩端線序相同；交叉線用于連接相同類型的設(shè)備（如計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)，交換機(jī)與交換機(jī)的級(jí)聯(lián)口除外），兩端線序不同（T568A與T568B交叉）。三、實(shí)驗(yàn)環(huán)境1.硬件：PC機(jī)（安裝Windows或Linux系統(tǒng)）、Wireshark軟件、雙絞線若干米、RJ45水晶頭若干、網(wǎng)線鉗、網(wǎng)線測(cè)試儀。2.（可選）交換機(jī)一臺(tái)、另一臺(tái)PC機(jī)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟(一)以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)分析1.確保本機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接正常，啟動(dòng)Wireshark，選擇合適的網(wǎng)絡(luò)接口開(kāi)始抓包。3.停止抓包，在Wireshark的過(guò)濾器中輸入“eth”或“ip”來(lái)篩選以太網(wǎng)幀或IP數(shù)據(jù)包。4.選擇一個(gè)以太網(wǎng)幀進(jìn)行詳細(xì)分析，展開(kāi)“EthernetII”部分，記錄并理解以下字段：*目的MAC地址（Destination）*源MAC地址（Source）*類型/長(zhǎng)度字段（Type/Length）：若值大于等于0x0600，則為類型字段，表示上層協(xié)議類型（如0x0800表示IP協(xié)議，0x0806表示ARP協(xié)議）。*數(shù)據(jù)字段（Data）：上層協(xié)議數(shù)據(jù)。*幀校驗(yàn)序列（FCS，F(xiàn)rameCheckSequence）：通常由Wireshark根據(jù)捕獲的數(shù)據(jù)計(jì)算得出，用于檢驗(yàn)幀在傳輸過(guò)程中是否出錯(cuò)。(二)雙絞線的制作1.剝線：使用網(wǎng)線鉗的剝線刀口，小心剝?nèi)ルp絞線外層絕緣皮約1.5-2厘米，注意不要傷及內(nèi)部的8根細(xì)導(dǎo)線的絕緣層。2.理線：將8根導(dǎo)線按照T568B標(biāo)準(zhǔn)（或T568A標(biāo)準(zhǔn)，全班統(tǒng)一）的線序排列整齊。T568B線序（從左到右）：橙白、橙、綠白、藍(lán)、藍(lán)白、綠、棕白、棕。T568A線序：綠白、綠、橙白、藍(lán)、藍(lán)白、橙、棕白、棕。3.剪齊：將排列好的8根導(dǎo)線末端剪齊，長(zhǎng)度約1厘米，確保所有導(dǎo)線平整且長(zhǎng)度一致。4.插線：將剪齊的導(dǎo)線插入RJ45水晶頭中，注意導(dǎo)線要插入水晶頭的底部，外皮部分也應(yīng)進(jìn)入水晶頭少許，以保證牢固。從水晶頭的頂部觀察，應(yīng)能清晰看到每根導(dǎo)線的顏色，且對(duì)應(yīng)到正確的引腳。5.壓線：將插好導(dǎo)線的水晶頭放入網(wǎng)線鉗的RJ45壓線口中，用力壓緊，確保水晶頭的金屬觸點(diǎn)與導(dǎo)線良好接觸并刺破絕緣層。6.制作另一端：如果制作直通線，則另一端也按照相同的線序標(biāo)準(zhǔn)制作；如果制作交叉線，則另一端按照另一種標(biāo)準(zhǔn)（如一端T568B，另一端T568A）制作。7.測(cè)試：使用網(wǎng)線測(cè)試儀測(cè)試制作好的雙絞線。將雙絞線兩端分別插入測(cè)試儀的兩個(gè)接口，打開(kāi)測(cè)試儀電源。若測(cè)試儀上8個(gè)指示燈依次對(duì)應(yīng)亮起，則表示網(wǎng)線制作成功且連通性良好。若有指示燈不亮或順序錯(cuò)誤，則需重新檢查制作過(guò)程。(三)雙絞線連接測(cè)試1.使用自制的雙絞線（若為直通線）連接兩臺(tái)計(jì)算機(jī)（或一臺(tái)計(jì)算機(jī)與交換機(jī)）。2.為兩臺(tái)計(jì)算機(jī)配置同一網(wǎng)段的IP地址。3.使用ping命令測(cè)試兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的連通性。若能ping通，則說(shuō)明網(wǎng)線制作合格且連接正常。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.詳細(xì)記錄以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果，附上Wireshark捕獲的以太網(wǎng)幀截圖，并標(biāo)注各主要字段。2.描述雙絞線制作的詳細(xì)步驟，附上制作過(guò)程的關(guān)鍵步驟照片（如理線后的線序、插入水晶頭后、壓線后）。3.記錄網(wǎng)線測(cè)試儀的測(cè)試結(jié)果（可拍照）。4.若進(jìn)行了雙機(jī)直連測(cè)試，記錄ping命令的結(jié)果。5.總結(jié)在網(wǎng)線制作過(guò)程中遇到的困難及解決方法。6.簡(jiǎn)述對(duì)以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)和雙絞線制作的理解。六、思考題1.以太網(wǎng)幀的最小長(zhǎng)度和最大長(zhǎng)度是多少？為什么要規(guī)定最小幀長(zhǎng)度？2.T568A和T568B兩種線序標(biāo)準(zhǔn)有何區(qū)別？在什么情況下使用交叉線