计算机网络协议仿真实验
协议分析实验
在此部分，设计了14个网络协议分析实验，基本涵盖了前面网络原理中介绍的各种协议。学生使用附带的网络协议仿真教学系统完成这些实验，可以对网络协议有更深入的理解。这些实验可以根据教学具体情况选做。
实验一 以太网帧的构成
【实验目的】
掌握以太网帧的构成模式，能够识别不同的MAC地址并理解MAC地址的作用，了解网络故障分析仪的基本使用方法。
【实验学时】 4学时
【实验类型】 综合型
【实验要求】
1、了解协议仿真编辑器的五个组成部分及其功能 2、了解网络协议分析仪的各组成部分及其功能
3、学会使用协议仿真编辑器编辑以太网帧，包括单帧和多帧的编辑 4、学会观察并分析地址本中的MAC地址 5、学会分析以太网帧的MAC首部 6、理解MAC地址的作用
7、理解MAC首部中的LLC-PDU长度/类型字段 【实验原理】 (1) 以太网首部 以太网目的地址 以太网源地址 帧类型 6 6 2 帧类型字段：表示后面数据类型。例如0x0806表示ARP请求或应答。 (2) 太网帧的构成 46----1500字节 以太网首部 14
IP首部 20－60
协议（例TCP）首部 根据协议而定(TCP20-60)
应用数据
以太网尾部 4
(3) 其他原理请参考教材：
计算机网络协议仿真实验
第一章：计算机网络的基本概念 第二章：局域网技术
【实验步骤】 一 仿真机端
练习一：运行ipconfig命令
1、启动网络协议仿真编辑器，选择“工具”菜单栏中的IPCONFIG项，观察 ipconfig /all 命令下的运行结果，获得本机的主机名及以太网地址 2、在地址本中找到本机的信息
练习二：单帧编辑并发送
1、打开协议仿真编辑器，在界面初始状态下，程序会自动新建一个单帧。可以利用协议仿真编辑器打开时默认的以太网帧进行编辑。此时在协议仿真编辑器的各部分会显示出该新帧的信息：
(a)多帧编辑器中显示：新帧的序号（为1）、概要信息 (b)协议树中显示以太网MAC层协议
(c)单帧编辑器中显示新帧各字段的默认值
(d)十六进制对照表中显示新帧对应的十六进制信息 2、编辑以太网帧；
在单帧编辑器中编辑该帧，具体步骤为： (a)填写“目的MAC地址”字段； 方法一：手工填写。
方法二：选择地址本某主机的MAC地址，复制并粘贴到目的MAC地址栏中，替换掉默认值。
(b)填写源MAC地址字段，方法同上； 注意：仿真机可以仿真本机发送的MAC帧，也可以仿真另一台机器发送MAC帧，所以，源MAC地址字段可以填写本机MAC地址，也可以填写其他机器的MAC地址。
(c)填写“类型或长度”字段;
方法一：双击该字段，更改默认设置，填写上一层协议类型值（十六进制表示）；
方法二：单击“类型或长度”字段，右端会出现一个下拉键头，点击该键头，出现下拉菜单，其中列出可选的上层协议类型，单击其中一个进行选择，该协议对应的十六进制值会自动填写；
3、单帧编辑器与十六进制对照表是联动的，观察十六进制对照表中该帧的信息； 4、选中单帧编辑器中的某一字段，该字段对应的十六进制值会相应地改变颜色； 5、点击工具栏或菜单栏中的“发送”，在弹出菜单上选择“按范围发送”或“自定义发送”，正确填写发送的范围后，选择“发送”按钮，发送该帧；
6、在监控机一端捕获新发送的帧并分析（捕获数据的方法参考本实验后半部分：监控机端的实验步骤）；
7、重新回到步骤（2）类型和长度字段分别填写以下十六进制值:
计算机网络协议仿真实验
(a) 0800 ：对应的上层协议是什么？ (b) 0806 ：对应的上层协议是什么？ (c) 0100 ：对应的上层协议是什么？ 该值的具体含义是什么？
在监控机端捕获该帧，捕获到帧的长度是多少？分析原因。
练习三：编辑并发送帧序列
1、按照单帧编辑的步骤编辑多个帧； 2、对每一帧可以重新设置发送的时间间隔和发送的重复次数，如不设置，则采用默认值； 方法为：点击某一帧左边的“+”，即可展开为两行，在第一行内填写此帧与其上一帧的发送时间间隔(单位：ms 默认值：1000),展开项的第二行为设置此帧的重复发送次数（默认值为1）。
3、编辑好以后，发送帧序列；
点击菜单栏或工具栏中的“发送”按钮，选择弹出菜单上的“按范围发送”并编辑起始帧序号和结束帧序号
如果选择“自定义发送”则在“发送序号”面板中选择要发送的单帧序号，并根据需要修改发送时间和发送次数。编辑完成后点击“发送”按钮，即完成帧的发送。
4、观察主界面底部“状态”栏中的各数据信息； 5、在监控机一端捕获数据并分析。
练习四：编辑并发送mac广播帧
请同学们考虑mac广播帧的目的mac地址应该如何填写。 二 监控机端
练习一：捕获数据并分析。
切换数据采集器的按钮，将监控机通过主控设备接在局域网中。 1、启动协议详细解析功能，获得若干以太网帧。 对其中的5-10个帧的以太网首部进行观察和分析；
分析的内容为：源MAC地址 目的MAC地址 上层协议类型。 2、以MAC地址为过滤条件捕获若干以太网帧。
如：捕获源MAC地址为：00-09-74-A5-6F-4C（选择地址本中的一个MAC地址）的帧 对每一帧的以太网首部进行观察分析； 分析的内容为： 源MAC地址; 目的MAC地址; 上层协议类型。
3、以本机MAC地址为过滤条件捕获相应的以太网帧（多个）； 对其中目的MAC地址为本机MAC地址的以太网帧进行观察分析:
计算机网络协议仿真实验
(a) 这些帧的源MAC地址都是什么？
(b) 对照地址本观察这些MAC地址对应的IP地址有何特点？ (c) 说明：为什么能收到来自这些源MAC地址的帧？
(d) 将捕获到的以太网帧保存到文件中，文件名为：实验一.zdt。 练习二：学习监控机端其他的协议分析功能。 1、点击主机状况,观察分析结果信息。 2、点击会话状况,观察分析结果信息。 3、点击协议统计,观察分析结果信息。 4、点击性能状况,观察分析结果信息。 5、察看地址本。
【思考问题】
结合实验过程中的实验结果，回答下列问题：
1、在网络的分层体系结构中，MAC层的作用是什么？
2、帧在传送过程中每经过一个网络节点，MAC地址是否要发生变化？为什么？
【实验结论】
实验二 IP地址分类与数据包的组成
【实验目的】
理解IP层的作用以及IP地址的分类方式，掌握IP数据包的组成，理解子网掩码的作用 【实验学时】 4学时
【实验类型】 综合型
【实验要求】
1、学会根据IP地址的分类方式区分各类IP地址 2、掌握IP数据报的格式、长度以及各字段的功能
3、学会利用子网掩码确定IP地址的网络号、子网号和主机号 4、学会分析给定数据包的IP首部信息 5、学会手工计算IP校验和的方法
【实验原理】
(1) IP地址的分类：
计算机网络协议仿真实验
A类 0 B类 10 C类 110 D类 1110 E类 11110
(2) 各类IP地址的范围
类型 A B C D E
(3) IP数据报格式：
范围 0.0.0.0 到 127.255.255.255 128.0.0.0 到 191.255.255.255 192.0.0.0 到 223.255.255.255 224.0.0.0 到 239.255.255.255 240.0.0.0 到 247.255.255.255 27位 保留 28位 多播组号 21位 网络号 8位 主机号 14位 网络号 16位 主机号 7位 网络号 24位 主机号 1 4位 版本号 16位标识 8位生存时间（TTL） 4位首部长度 TOS 16 17 8位服务类型 16位总长度（字节数） 32 3位标志 13位片偏移 8位协议标识 32位源IP地址 32位目的IP地址 IP选项 数据 16位首部校验和 客户