计算机网络课程设计实验报告华北电力大学科技学院

科 技 学 院课程设计报告( 2013 - 2014 年度第 2 学期)名 称： 计算机网络课程设计 题 目： 互联网模拟 院 系： 信息工程系 班 级： 计算机11K1 学 号： 学生姓名： 指导教师： 赵惠兰 张长明 设计周数： 1周 成 绩： 日期：2014年6月13日计算机网络课程设计任 务 书一、 目的与要求1目的将网络基本原理及基本概念用于实际，将书本上抽象的概念与具体的实现技术结合起来，使学习深化，培养学生对基本原理的应用能力以及实际动手能力。2要求独立完成课程设计题目以及课程设计报告。报告应包括设计思路、网络拓扑图、开发中遇到的问题以及解决方法。二、 主要内容1. 网络设备认知及基本配置操作（1） 了解路由器、交换机等网络设备结构。（2） 完成以下实验，掌握路由器、交换机等的配置方法，理解相关网络协议。 交换机的基本配置； 路由器的基本操作； OSPF基本配置； RIP v2配置； 静态路由配置； 跨交换机实现VLAN; 利用单臂路由实现VLAN间路由； 广域网协议的封装。2. 互联网的模拟 （1） 结合实验环境，提出模拟网络互联需求，设计并完成组网，要求尽最大可能利用实验资源。 网络物理拓扑结构设计及IP地址分配； 网络逻辑拓扑结构设计；（2） 网络设备配置实现按步骤（1）所设计的网络拓扑进行设备连接并配置。配置内容包括路由选择协议OSPF配置，VLAN划分等，并进行测试。3. 基于模拟互联网的网络协议分析。在上面设计并实现的网络环境下，完成如下协议分析： 以太网数据链路层帧格式分析； TCP传输控制协议分析； FTP协议分析。三、 进度计划序号设计内容完成时间备注1网络设备认知及配置操作第一天2模拟环境设计及网络设备配置第二、三天3基于模拟互联网的网络协议分析第四天4验收、撰写课程设计报告第五天四、 设计成果要求1 网络配置拓扑图准确，配置结果测试成功；2 网络协议分析准确；2 课程设计报告格式规范，内容详实。五、 考核方式考勤、验收和课程设计报告。学生姓名：指导教师： 2014 年 6 月 9 日实验一 网络设备认知及基本配置操作一、 交换机的基本配置1、实验目的： 掌握交换机命令行各种操作模式的区别，能够使用各种帮助信息，以及用命令进行基本的配置。2、实验原理： 交换机的管理方式基本分为两种：带内管理和带外管理。通过交换机的Console口管理交换机属于带外管理，不占用交换机的网络接口，其特点是需要使用配置线缆，近距离配置。第一次配置交换机时必须利用Console端口进行配置。 交换机的命令行操作模式，主要包括：用户模式、特权模式、全局配置模式、端口模式等几种。3、实验步骤：（1）交换机各个操作模式直接的切换（2）交换机命令行界面基本功能（3）配置交换机的名称和每日提示信息（4）配置接口状态（5）查看交换机的系统和配置信息（6）保存配置4、实验结果：二、 路由器的基本操作1、实验目的： 理解路由器的工作原理，掌握路由器的基本操作。2、实验原理： 路由器的管理方式基本分为两种：带内管理和带外管理。通过路由器的Console口管理路由器属于带外管理，不占用路由器的网络接口，但特点是线缆特殊，需要近距离配置。第一次配置路由器时必须利用Console进行配置，使其支持telnet远程管理。3、实验步骤： 路由器命令行的基本功能 配置路由器的名称和每日提示信息 配置路由器的接口并查看接口配置 查看路由器的配置4、实验结果：三、 OSPF基本配置1、实验目的： 掌握在路由器上配置OSPF单区域。2、原理： OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先）协议，是目前网络中应用最广泛的路由协议之一。属于内部网关路由协议，能够适应各种规模的网络环境，是典型的链路状态（link-state）协议。 OSPF路由协议通过向全网扩散本设备的链路状态信息，使网络中每台设备最终同步一个具有全网链路状态的数据库（LSDB），然后路由器采用SPF算法，以自己为根，计算到达其他网络的最短路径，最终形成全网路由信息。 OSPF属于无类路由协议，支持VLSM（变长子网掩码）。OSPF是以组播的形式进行链路状态的通告的。 在大模型的网络环境中，OSPF支持区域的划分，将网络进行合理规划。划分区域时必须存在area0（骨干区域）。其他区域和骨干区域直接相连，或通过虚链路的方式连接。3、实验步骤：在路由器和三层交换机配置IP地址配置OSPF路由协议验证测试4、实验结果：四、 RIP v2配置1、实验目的： 理解RIP两个版本之间的区别，掌握如何配置RIPv2。2、实验原理：RIP协议有两个版本RIPv1和RIPv2。RIPv1属于有类路由协议，不支持VLSM（变长子网掩码），RIPv1是以广播的形式进行路由信息的更新的；更新周期为30秒。RIPv2属于无类路由协议，支持VLSM（变长子网掩码），RIPv2是以组播的形式进行路由信息的更新的，组播地址是224.0.0.9。RIPv2还支持基于端口的认证，提高网络的安全性。3、实验步骤：配置两台路由器的主机名、接口IP地址在两台路由器上启用RIPv2，但不关闭自动汇总查看路由表关闭自动路由汇总查看RIP配置信息，路由表测试网络连通性用debug命令观察路由器接收和发生路由更新的情况4、实验结果：五、 静态路由配置1、实验目的： 理解静态路由的工作原理，掌握如何配置静态路由2、实验原理： 路由器属于网络层设备，能够根据IP包头的信息，选择一条最佳路径，将数据包转发出去。实现不同网段的主机之间的互相访问。 路由器是根据路由表进行选路和转发的。而路由表里就是由一条条的路由信息组成。路由表的产生方式一般有3种：（1）直连路由：给路由器接口配置一个IP地址，路由器自动产生本接口IP所在网段的路由信息。（2）静态路由：在拓扑结构简单的网络中，网管员通过手工的方式配置本路由器未知网段的路由信息，从而实现不同网段之间的连接。（3）动态路由协议学习产生的路由：在大规模的网络中，或网络拓扑相对复杂的情况下，通过在路由器上运行动态路由协议，路由器之间互相自动学习产生路由信息。3、实验步骤：（1）配置路由器的名称、接口IP地址和时钟（2）配置静态路由（3）查看路由表和接口配置（4）测试网络连通性4、实验结果：六、 跨交换机实现VLAN 1、实验目的： 掌握如何在交换机上划分基于端口的VLAN、如何给VLAN内添加端口，理解跨交换机之间VLAN的特点。2、实验原理： VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）是指在一个物理网段内，进行逻辑的划分，划分成若干个虚拟局域网。VLAN最大的特性是不受物理位置的限制，可以进行灵活的划分。VLAN具备了一个物理网段所具备的特性。相同VLAN内的主机可以互相直接访问，不同VLAN间的主机之间互相访问必须经由路由设备进行转发。广播数据包只可以在本VLAN内进行传播，不能传输到其他VLAN中。Port Vlan是实现VLAN的方式之一，Port Vlan是利用交换机的端口进行VLAN的划分，一个端口只能属于一个VLAN。Tag Vlan是基于交换机端口的另外一种类型，主要用于实现跨交换机的相同VLAN内主机之间可以直接访问，同时对于不同VLAN的主机进行隔离。Tag Vlan遵循了IEEE802.1q协议的标准。在利用配置了Tag vlan的接口进行数据传输时，需要在数据帧内添加4个字节的802.1q标签信息，用于标识该数据帧属于哪个VLAN，以便于对端交换机接收到数据帧后进行准确的过滤。3、实验步骤：（1）配置两台交换机的主机名（2）在三层交换机上划分VLAN 添加端口（3）在二层交换机上划分VLAN添加端口（4）设置交换机之间的链路为Trunk（5）查看VLAN和Trunk的配置（6）验证配置4、实验结果：七、 利用单臂路由实现VLAN间路由1、实验目的：掌握如何路由器端口上划分子接口、封装Dot1Q（IEEE 802.1Q）协议，实现VLAN间的路由。2、实验原理：在交换网络中，通过VLAN对一个物理网络进行了逻辑划分，不同的VLAN之间是无法直接访问的，必须通过三层的路由设备进行连接。一般利用路由器或三层交换机来实现不同VLAN之间的互相访问。 将路由器和交换机相连，使用IEEE 802.1Q来启动一个路由器上的子接口成为干道模式，就可以利用路由器来实现VLAN之间的通信。路由器可以从某一个VLAN接收数据包并且将这个数据包转发到另外的一个VLAN，要实施VLAN间的路由，必须在一个路由器的物理接口上启用子接口，也就是将以太网物理接口划分为多个逻辑的、可编址的接口，并配置成干道模式，每个VLAN对应一个这种接口，这样路由器就能够知道如何到达这些互联的VLAN。3、实验步骤：（1）配置交换机的主机名、划分VLAN和添加端口、设置Trunk（2）在路由器上设置名称、划分子接口、配置IP地址（3）查看交换机的VLAN和Trunk配置（4）查看路由器的路由表（5）测试网络连通性4、实验结果：八、 广域网协议的封装1、实验目的： 掌握广域网协议的封装类型和封装方法2、实验原理： 常见广域网专线技术有，DDN专线、PSTN/ISDN专线、帧中继专线、X.25专线等。数据链路层提供各种专线技术的协议，主要有PPP、HDLC、X.25、Frame-relay以及ATM等。3、实验步骤：路由器基本配置封装HDLC封装PPP4、实验结果：实验二 互联网的模拟一、 设计目的与要求 目的：将网络基本原理及基本概念用于实际，将书本上抽象的概念与具体的实现技术结合起来，使学习深化，培养学生对基本原理的应用能力以及实际动手能力。 要求：独立完成课程设计题目以及课程设计报告。报告应包括设计思路、网络拓扑图、开发中遇到的问题以及解决方法。二、 设计正文1、 网络拓扑图1、说明：在交换机S2628-9-1(S2868G-I)上划分VLAN 10与VLAN 20并添加端口。在路由器RSR20-9-1(RSR20-14E)的接口ge 0/1上划分两个子接口 ，配置 ip 地址 两个路由RSR20-9-1(RSR20-14E)、RSR20-9-2(RSR20-14E)之间存在静态连接四台PC的IP分别为：PC51：191.168.80.5 PC52：191.168.90.10PC53：191.168.10.5 PC54：191.168.10.10本地连接1 IP:PC51：192.168.1.91 PC52：192.168.1.92PC53：192.168.1.93 PC54：192.168.1.942、 地址分配：路由器R1 S2端地址：191.168.60.1路由器R1 S3端地址：191.168.50.2路由器R1与路由器R2间的地址：191.168.20.2路由器R1与两层交换机1间接口ge 0/1子接口10 地址：191.168.80.2子接口20 地址：191.168.90.2路由器R2 S2端地址：191.168.70.1路由器R2 S3端地址：191.168.30.1路由器R2与路由器R1间的地址：191.168.20.1路由器R2与两层交换机2间的地址：191.168.10.1 PC1地址：191.168.80.5 网关：191.168.80.2PC2地址：191.168.90.10 网关：191.168.90.2PC3地址：191.168.10.5 网关：191.168.10.1PC4地址：191.168.10.10 网关：191.168.10.1VLAN10地址：191.168.80.2VLAN20地址：191.168.90.23、路由器的配置路由器R1的OSPF配置（代码）：R1 (config)# interface S 2/0 R1(config-if)# ip address 191.168.60.1 255.255.255.0 R1(config-if)# no shutdown R1(config-if)#exit R1(config)# interface S 3/0R1(config-if)# ip address 191.168.50.2 255.255.255.0R1(config-if)# no shutdown R1(config-if)#exitR1(config)# interface gi 0/1R1(config-if)#no ip address R1(config-if)#no shutdown R1(cconfig-if)#exit R1(config)#interface gi0/1.10 R1(config-if)#encapsulation dot1Q 10 R1(config-if)#ip address 191.168.80.2 255.255.255.0 R1(config-if)# no shutdownR1(config-if)#exit R1(config#interface ge 0/1.20 R1(config-if)#encapsulation dot1Q 20 R1(config-if)#ip address 191.168.90.2 255.255.255.0 R1(config-if)# no shutdown R1(config-if)#exitR1(config)# interface gi 0/0R1(config-if)# ip address 191.168.20.2 255.255.255.0R1(config-if)# no shutdown R1(config-if)#exitR1(config)# router ospf R1(config-router)#network 191.168.20.0 0.0.0.255 area 0 R1(config-router)#network 191.168.50.0 0.0.0.255 area 0 R1(config-router)#network 191.168.60.0 0.0.0.255 area 0 R1(config-router)#network 191.168.80.0 0.0.0.255 area 0 R1(config-router)#network 191.168.90.0 0.0.0.255 area 0 R1(config-router)#end路由器R2的OSPF配置（代码）：R2 (config)# interface S 2/0 R2(config-if)# ip address 191.168.70.1 255.255.255.0 R2(config-if)# no shutdown R2(config-if)#exit R2(config)# interface S 3/0R2(config-if)# ip address 191.168.30.1 255.255.255.0R2(config-if)# no shutdown R2(config-if)#exitR2(config)# interface gi 0/1R2(config-if)# ip address 191.168.20.1 255.255.255.0R2(config-if)# no shutdown R2(config-if)#exitR2(config)# interface gi 0/0R2(config-if)# ip address 191.168.10.1 255.255.255.0R2(config-if)# no shutdown R2(config-if)#exitR2(config)# router ospf R2(config-router)#network 191.168.20.0 0.0.0.255 area 0 R2(config-router)#network 191.168.30.0 0.0.0.255 area 0 R2(config-router)#network 191.168.10.0 0.0.0.255 area 0 R2(config-router)#network 191.168.70.0 0.0.0.255 area 0 R2(config-router)#end交换机S2628-9-1配置（代码）：L2-SW(config)#vlan 10 L2-SW(config-vlan)#name xpc L2-SW(config-vlan)#vlan 20 L2-SW(config-vlan)#name hz L2-SW(config-vlan)#exit L2-SW(config)#interface range fa0/1 L2-SW(config-if-range)#switchport mode access L2-SW(config-if-range)#switchport access vlan 10 L2-SW(config-if-range)#exit L2-SW(config)#interface range fa0/3 L2-SW(config-if-range)#switchport mode access L2-SW(config-if-range)#switchport access vlan 20 L2-SW(config-if-range)#exit L2-SW(config)#interface fastEthernet 0/2L2-SW(config-if)#switchport mode trunk L2-SW(config-if)#end 三、各路由器的路由表和VLAN配置R1的路由表R2的路由表VLAN划分：跟踪路径：实验三 基于模拟互联网的网络协议分析一、实验内容： 配置应用服务器（Web服务器或FTP服务器），通过抓包工具分别在服务器端和客户端捕获数据帧； 分别从数据链路层、网络层、运输层及应用层对捕获到的数据帧进行分析，掌握数据传输过程。二、 实验步骤 从客户端抓的包从服务器端抓到的包1) 如图，主机T3（192.168.4.100）先向目标主机T2（192.168.3.101）发送“SYN SEQ=3883111724”连接请求；2) 目标主机T2向请求主机发回确认，并向主机T2发出自己的SYN包，如图“SYN，ACK SEQ=13282 ACK=3883111725”;最后主机T2再向主机T3发回“SYN ACK=1328191528”。从客户端发往主机的包以128为生命周期。其源IP为192.168.92.10，目的IP为192.168.80.5。在传送过程中，每经过一个路由器就把该包的生命期减1，直至到达目的主机或者将生命期耗尽。该包携带的信息为客户端的源端口号6675，主机的目的端口号21，序列号3883111724和长度。TCP断开连接1) 主机T1要终止连接，发送序列号为p的段，FIN置位，同时确认此前收到的段；2) 主机T2收到主机A发送的段后，发送ACK段，确认号为p+1，同时关闭连接。同时主机B发送序列号为q的段，FIN置位，通知连接关闭。主机A收到主机B发送的段后，发送ACK段，确认号为q+1，同时关闭连接。实验总结：在本次试验中学到了很多实际的知识，首先是认识性实验，其中包括了下一步设计实验中所需要的基本操作，由于每个实验都有很详细的步骤，因此完成的非常顺利，也没有遇到过什么困难，其中有些实验后面用不到，因此只做了基本的操作，只有路由器的配置、交换机的配置、ospf设置等几个做了详细的研究。其次是互联网的模拟，主要的部分在于拓扑图的设计和IP的分配上。由于开始认识不足，设计的拓扑非常的复杂，比如用三层交换机当成核心交换机后来设置VLAN，还有将路由器连接了三四个端口，由于这些错误导致进度很慢。在一步步尝试修改后，拓扑图变得较为简单可行，路由器通过使用串口来解决多端口问题。我们遇到最大的问题则是在PC的IP分配上，由于开始没有认识到要按照拓扑图上对应的PC来分配地址，只是随机给四台电脑分配，所以连好拓扑分好IP配置好后，PC之间怎么也ping不通，而其他的都可以ping通，但是我们始终没有意识到是PC 的问题，以为是其他原因，因此花费了相当多的时间在修改拓扑图，修改IP上，最后实在没有办法，请教老师才终于解决了问题。最后是抓包分析，这个实验我们做的很快，主要的重心还是在分析上面。以前只听说过抓包，却不明白其中的道理，通过自己做实验，让我把那些死板的知识变的活跃了，非常珍惜这些让我们能够自己动手的机会。感谢老师和同学们的细心指导与帮助，让我们的实验得以顺利完成。