2023年高校計算機網(wǎng)絡實驗指導書一、前言計算機網(wǎng)絡作為計算機類專業(yè)的核心課程，實驗環(huán)節(jié)是理論知識落地的關(guān)鍵載體。本指導書面向高校計算機科學與技術(shù)、網(wǎng)絡工程等專業(yè)學生，旨在通過系統(tǒng)化實驗訓練，幫助學生掌握網(wǎng)絡設備配置、協(xié)議分析、拓撲構(gòu)建、故障排查等核心技能，實現(xiàn)從“理論認知”到“工程實踐”的能力轉(zhuǎn)化，為網(wǎng)絡運維、系統(tǒng)開發(fā)等崗位夯實實踐基礎。二、實驗課程目標1.知識應用：將OSI七層模型、TCP/IP協(xié)議族、路由算法等理論知識轉(zhuǎn)化為可操作的實驗場景，理解協(xié)議工作機制與網(wǎng)絡設備協(xié)同邏輯。2.技能養(yǎng)成：熟練使用網(wǎng)絡仿真工具（如PacketTracer）、抓包軟件（Wireshark）及真實設備（路由器、交換機），掌握拓撲設計、IP規(guī)劃、路由交換配置、安全策略部署等實操技能。3.工程思維：通過綜合實驗，培養(yǎng)網(wǎng)絡需求分析、方案設計、故障診斷與優(yōu)化的工程化思維，提升團隊協(xié)作與問題解決能力。三、實驗環(huán)境說明（一）硬件環(huán)境網(wǎng)絡設備：二層/三層交換機（支持VLAN、Trunk配置）、路由器（支持靜態(tài)/動態(tài)路由）、無線AP、防火墻（可選）。終端設備：PC機（Windows/Linux系統(tǒng)）、服務器（模擬Web/FTP服務）、網(wǎng)絡測試儀（如福祿克測試儀，可選）。（二）軟件環(huán)境1.仿真工具：CiscoPacketTracer（拓撲仿真、設備配置）、GNS3（真實IOS鏡像模擬）、EVE-NG（多廠商設備仿真）。2.協(xié)議分析：Wireshark（數(shù)據(jù)包捕獲與分析）、tcpdump（Linux命令行抓包）。3.系統(tǒng)環(huán)境：Windows10/11（支持網(wǎng)絡配置、遠程連接）、Ubuntu/CentOS（Linux網(wǎng)絡服務搭建）。四、實驗項目設計實驗項目按“基礎驗證→進階配置→綜合工程”三層遞進，覆蓋網(wǎng)絡核心技術(shù)與工程場景：實驗一：小型局域網(wǎng)拓撲構(gòu)建與連通性測試1.實驗目的掌握PacketTracer拓撲設計方法，理解物理層、數(shù)據(jù)鏈路層設備（交換機、PC）的連接邏輯。驗證TCP/IP協(xié)議基礎配置（IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認網(wǎng)關(guān)）對網(wǎng)絡連通性的影響。2.實驗器材軟件：CiscoPacketTracer設備：交換機（2臺）、PC機（3臺）、直連/交叉網(wǎng)線（按需選擇）。3.實驗步驟（1）拓撲設計：在PacketTracer中拖拽設備，用網(wǎng)線連接PC與交換機（注意接口標識，如FastEthernet0/1），構(gòu)建星型拓撲。（2）IP配置：為每臺PC設置IP地址（如PC1：/24，PC2：/24），默認網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一為交換機虛擬接口（如/24，需在交換機上配置）。4.思考與拓展若將其中一臺PC的子網(wǎng)掩碼改為28，`ping`結(jié)果會如何？分析子網(wǎng)劃分對連通性的影響。嘗試添加VLAN（如VLAN10、VLAN20），配置交換機接口為Access模式，驗證不同VLAN內(nèi)PC的連通性變化。實驗二：靜態(tài)路由與RIP動態(tài)路由配置1.實驗目的理解路由表工作原理，掌握靜態(tài)路由的手動配置方法。對比RIP動態(tài)路由協(xié)議的自動收斂過程，分析路由開銷（Metric）對路徑選擇的影響。2.實驗器材軟件：GNS3（或PacketTracer）設備：路由器（2臺，R1、R2）、交換機（1臺）、PC機（2臺，分屬不同子網(wǎng)）。3.實驗步驟（1）拓撲與IP規(guī)劃：R1連接子網(wǎng)A（/24）和子網(wǎng)B（/24），R2連接子網(wǎng)B和子網(wǎng)C（/24）；PC1（）連R1，PC2（）連R2。（2）靜態(tài)路由配置：在R1上配置`iproute`（下一跳為R2接口），在R2上配置`iproute`，測試PC1與PC2的連通性。（3）RIP動態(tài)路由：刪除靜態(tài)路由，在R1和R2上分別配置`routerrip`→`version2`→`noauto-summary`→`network`（R1）、`network`、`network`（R2），觀察路由表自動生成過程，對比靜態(tài)路由與動態(tài)路由的收斂效率。4.注意事項配置路由前需確保路由器接口已`noshutdown`并配置IP地址。RIP協(xié)議默認使用版本1（有類別路由），建議顯式指定`version2`以支持無類別路由（VLSM）。實驗三：網(wǎng)絡安全——防火墻ACL與端口安全配置1.實驗目的理解訪問控制列表（ACL）的規(guī)則匹配邏輯，掌握基于端口/IP的流量過濾方法。配置交換機端口安全（PortSecurity），防止非法設備接入局域網(wǎng)。2.實驗器材軟件：CiscoPacketTracer（含防火墻/三層交換機）設備：三層交換機、防火墻、PC機（3臺，其中1臺模擬攻擊機）、服務器（Web服務）。3.實驗步驟（1）ACL配置（防火墻）：在防火墻上創(chuàng)建標準ACL（如`access-list101denyip55host00`，拒絕子網(wǎng)A訪問Web服務器），并將ACL應用于入站接口（連接子網(wǎng)A的接口）。（2）端口安全（交換機）：選擇交換機接口（如FastEthernet0/1），配置`switchportport-security`→`switchportport-securitymac-addresssticky`，僅允許首次接入的PCMAC地址通信，故意接入其他設備測試端口是否被禁用。（3）驗證與優(yōu)化：用攻擊機嘗試訪問Web服務器，檢查ACL是否攔截流量；查看交換機端口安全違規(guī)日志（`showport-securityviolations`），調(diào)整ACL規(guī)則以允許合法流量（如開放SSH管理端口）。實驗四：綜合網(wǎng)絡工程——校園網(wǎng)核心層與接入層設計1.實驗目的整合路由、交換、安全技術(shù)，完成校園網(wǎng)拓撲設計、IP規(guī)劃、設備配置與故障排查。培養(yǎng)需求分析、方案設計、團隊協(xié)作的工程能力。2.實驗場景某校園需搭建網(wǎng)絡：接入層（教學樓、宿舍）采用VLAN隔離，核心層用三層交換機實現(xiàn)VLAN間路由，出口部署防火墻連接公網(wǎng)，服務器區(qū)提供Web、郵件服務。3.實驗任務（1）需求分析：確定用戶規(guī)模（如教學樓200人、宿舍500人），規(guī)劃IP地址（如/24~/24），設計拓撲（接入層交換機→核心交換機→防火墻→公網(wǎng)）。（2）設備配置：接入層：交換機配置VLAN（如VLAN10=教學樓，VLAN20=宿舍），接口設為Access，上聯(lián)口設為Trunk。核心層：三層交換機配置VLAN接口IP（如VLAN10：/24），開啟DHCP服務分配IP。（3）測試與優(yōu)化：用PC測試VLAN內(nèi)/間連通性、Internet訪問、服務器訪問；模擬故障（如核心交換機斷電、光纖中斷），分析故障影響并提出冗余方案（如鏈路聚合、VRRP）。五、實驗報告要求實驗報告是知識沉淀的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需包含以下內(nèi)容：1.實驗目的：明確本次實驗要解決的問題與預期目標。2.實驗環(huán)境：列出使用的硬件設備、軟件工具及版本。3.實驗步驟：圖文結(jié)合（拓撲圖、配置命令截圖），清晰描述操作過程。4.實驗結(jié)果：通過抓包截圖、`ping`結(jié)果、路由表信息等驗證實驗是否成功，分析異常情況（如連通性失敗的原因）。5.思考與總結(jié)：回答實驗拓展問題，總結(jié)技術(shù)要點與易錯點，提出改進建議（如實驗環(huán)境優(yōu)化、步驟簡化）。六、考核與評價實驗考核采用“過程+結(jié)果”雙維度：過程考核（40%）：實驗操作規(guī)范性（設備連接、命令輸入）、問題解決能力（故障排查思路）、團隊協(xié)作表現(xiàn)。結(jié)果考核（60%）：實驗報告完整性（拓撲設計、配置邏輯、結(jié)果分析）、拓展問題回答質(zhì)量、綜合實驗的工程化落地效果。七、注意事項1.安全規(guī)范：操作真實設備時，避免帶電插拔網(wǎng)線/模塊，配置前備份設備配置（`copyrunning-configstartup-config`）。2.工具使用：Wireshark抓包時，選擇正確的網(wǎng)卡（如“以太網(wǎng)”而非“環(huán)回接口”），過濾無關(guān)流量（如`ip.addr==`）。3.故障排查：遵循“分層排障”思路（物理層→數(shù)據(jù)鏈路層→網(wǎng)絡層），利