计算机网络实验复习

传输介质

颜色

A类线(T568A)颜色：白绿/绿/白橙/蓝/白蓝/橙/白棕/棕
B类线(T568B)颜色：白橙/橙/白绿/蓝/白蓝/绿/白棕/棕

线

分为两种线：直连线和交叉线

直连线：线的两端使用的是相同类的线，即同时使用A类或者B类
交叉线：线的两端使用的是不同的线，一段为A类，一段为B类

为什么有两种不同的线

输入口和输出口的区别

如果使用的是直连线，则一段的输入端和另一端输入端的位置相同
而使用的是交叉线，则一段的输入端和另一端输入端的位置不同

使用时间

当一段为交换机，另一端不为交换机时，使用直连线
其他情况均使用交叉线

动态主机配置协议(DHCP)

用户利用有线或无线方式随机接入局域网，获得由DHCP服务器分配的临时IP地址

分配过程

  • 借助UDP协议、广播方式向局域网中所有DHCP服务器67端口发送DHCP搜索信息(DHCPDISCOVER)
  • 每个DHCP服务器收到广播请求后回应一个有效IP地址，并对该IP地址进行锁定(DHCPOFFER)
  • 客户机接受第一个回应的IP地址，并广播通知所有DHCP服务器确认接受。除分配该IP地址的服务器外，其他服务器解除对准备分配的IP地址的锁定，放回地址池(DHCPREQUEST)
  • 被选中的DHCP服务器收到确认信息后，以广播方式答复确认信息(DHCPACK)

终止DHCP租借

  • 超过服务器配置中所设置的时间，DHCP租借自动过期
  • 未超过服务器配置中所设置的时间，客户机的TCP/IP配置中可进行手动终止。

域名解析服务(DNS)

域名解析系统，以符号名字代替纯数字（IP地址）对计算机进行标识。例如，将www.baidu.com解析为36.152.44.95

域名分级

例如：www.baidu.com
一级域名为：com
二级域名为：baidu
三级域名为：www

每一级域名的解析服务器(DNS)都知道其下一级域名的服务器的IP，同时也知道根服务器的IP

域名解析过程

  • 客户机（PC）向首选DNS服务器发起请求：“你知道www.baidu.com的IP吗？”如果首选DNS服务器知道（一般如果首选DNS服务器曾经解析过，那么会进行一段时间内的缓存，默认三天，如果正好在缓存时间内，那么首选服务器就会知道这个域名的IP）那么首选DNS 服务器就会直接给客户机返回域名的IP 地址
  • 若首选DNS 服务器上没有相关信息，就不能直接返回域名的IP 地址，这时候，首选DNS 服务器就会去询问根DNS服务器（所有的 DNS 服务器都知道全球的 13 台DNS根服务器在哪里），根服务器可能不知道这个具体的 www.baidu.com 的IP地址，但是它知道一级域 com 的DNS服务器的IP（也就是说根服务器只负责维护所有的一级域，所以也就几百条数据在这里，虽然数据量少，但是它接受来自全球的请求，所以负载也很大）
  • 根服务器将 com 的DNS服务器的IP地址返回给首选 DNS 服务器
  • 首选DNS服务器再去请求 “com” DNS服务器：“你知道 www.baidu.com 的IP吗”，但是com DNS服务器也不知道 www.baidu.com 的IP，但是com 的DNS服务器知道 baidu.com 的IP
  • “com” 的DNS服务器将这个信息返回给首选 DNS 服务器
  • 首选DNS服务器再去请求 “baidu.com” DNS服务器，这时候 baidu.com 服务器当然就会知道 www.baidu.com的IP地址
  • “baidu.com”DNS服务器将这个信息返回给首选DNS 服务器
  • 首选DNS服务器将获取到的 www.baidu.com 的IP返回给客户机
  • 客户机根据获取到的 www.baidu.com 的IP地址来访问WEB服务器
  • WEB服务器返回相关的数据
序号请求发起者请求接受者询问内容询问结果
1PC默认DNS服务器www.baidu.com暂时不回答
2默认DNS服务器根服务器www.baidu.comcom的DNS服务器的IP
3默认DNS服务器com 的DNS服务器www.baidu.combaidu.com 的DNS服务器的IP
4默认DNS服务器baidu.com 的DNS服务器www.baidu.comwww.baidu.com的IP
5默认DNS服务器PC回答序号1的询问，即返回www.baidu.com的IP

性能优化

  • 缓存：将查找到的新域名解析结果置于本地缓存，以提高域名解析响应速度
  • 复制：根服务器存在多个副本，为客户机请求提供最快速的响应

Internet服务管理器(IIS)

Web访问过程

  • 输入想要访问的网站的域名或者IP
  • DNS 解析网站的域名得到 IP
  • 访问对方的 IP 的80端口找到对方的 web 服务器上的对应的网页
  • 将网页下载到本地
  • 浏览器渲染页面并显示出来

FTP访问过程

  • 输入想要访问的FTP的域名或者IP
  • DNS 解析网站的域名得到 IP
  • 访问对方的 IP 的21端口找到对方的 FTP 服务器上的对应的文件夹
  • 打开FTP站点目录

交换机(Switch)

工作在OSI参考模型的第二层，即数据链路层

序号名称举例
7应用层HTTP
6表示层JPEG
5会话层
4传输层TCP
3网络层IP
2数据链路层mac
1物理层

通常交换机只能看到数据包的mac地址，并不知道数据包所要发往的IP地址

基本概念

mac地址

  • mac 地址与电脑硬件(网卡)有关
  • 是网卡的硬件地址，全球唯一

mac地址表

存放物理地址与交换机端口映射关系的数据库

交换机工作原理

数据转发

  • 数据包信息到达交换机
  • 交换机根据数据包中封装的目的主机的MAC地址信息查找MAC地址表，同时根据源主机MAC地址信息更新自己的MAC地址表
    • 如果表中存在该目的主机的MAC地址，则从其对应的端口将数据包发送出去
    • 如果表中不存在该目的主机的MAC地址，则将该数据包被泛洪到所有端口
  • 目的主机PC2接收到数据包后，回复响应数据包给PC1，该过程与PC1发送数据包给PC2类似，但此时，PC2是源主机，PC1是目的主机
  • 当PC2发送的响应数据包到达交换机时，交换机在转发数据包的同时，根据源主机MAC地址更新MAC地址表（在2.2的情况下，即在MAC地址表中添加一条PC2的MAC地址信息——MAC地址自动学习）

    自动老化功能

  • 存在于MAC地址表中的MAC地址，如果长时间没有从该MAC地址收到包，则该MAC地址将被删除
  • 当再次收到该MAC地址发送的包时，把该包作为广播包处理，重新学习

转发

交换机向MAC地址X转发数据包

过滤

交换机收到一个数据包，查表后发现该数据包的来源地址与目的地址属于同一网段。交换机将不处理该数据包

如果交换机的每个端口都只连接一台 PC，那么交换机会正常进行转发而不会进行过滤

使用

所有绿色内容都为需要根据实际情况填写

原状态新状态命令
用户模式特权模式enable
特权模式全局配置模式configure terminal
全局配置模式接口配置模式interface fa0/1
全局配置模式多个接口配置模式interface range fa0/1 - 10
全局配置模式Vlan配置模式interface vlan 1
(多个)接口配置模式/Vlan配置模式全局配置模式exit
全局配置模式特权模式exit
特权模式用户模式exit
模式用途命令行开头最后显示标志
用户模式实验课上无用>
特权模式查看设备信息时使用#
全局配置模式设置设备信息时使用(config)#

交换机的命令列表

特权模式下

命令功能
show mac-address-table查看mac地址表
show aging-time查看自动老化时间
show vlan brief查看 vlan 列表

全局配置模式

命令功能
hostname 新的名字修改交换机名称
mac-address-table static mac vlan 1 interface fa0/1新增一条静态路由绑定
no mac-address-table static mac vlan 1 interface fa0/1删除一条静态路由绑定
vlan 1新建/配置一个Vlan
no vlan 1删除一个Vlan
ip routing启用路由功能(仅三层交换机)

配置模式

命令功能
switchport mode access设置端口为普通端口
switchport mode trunk设置端口为 trunk 口
switchport access vlan 1将端口设定为 vlan 1
ip address IP 掩码设置当前Vlan的IP(仅在Vlan配置模式下使用，仅三层交换机可用)

路由器(Router)

网络段计算公式

1
IP & 掩码

例如，IP为192.168.1.1，掩码为255.255.255.0
则其网络段为
11000000.10101000.00000001.00000001 &
11111111.11111111.11111111.00000000 =
11000000.10101000.00000001.00000000
即，网络段为：192.168.1.0

交换机只能交换同一个网络段的数据包，不能交换不同网络段的数据包

使用

原状态新状态命令
用户模式特权模式enable
特权模式全局配置模式configure terminal
全局配置模式接口配置模式interface fa0/0
全局配置模式子接口配置模式interface fa0/0.1
子接口配置模式全局配置模式exit
接口配置模式全局配置模式exit
全局配置模式特权模式exit
特权模式用户模式exit
模式用途命令行开头最后显示标志
用户模式实验课上无用>
特权模式查看设备信息时使用#
全局配置模式设置设备信息时使用(config)#
接口配置模式设置单个具体的端口使用(config-if)#

路由器命令列表

特权模式下

命令功能
show interface查看路由器端口信息
show ip route查看路由信息

全局配置模式

命令功能
hostname 新的名字修改路由器名称
ip route 目标网段 掩码 下一个跳转的IP地址设置静态路由转发

配置模式

命令功能
ip address IP 掩码设置路由器的此端口的IP和掩码
no shutdown启用此端口
encapsulation dot1Q Vlan号封装802.1Q(进入子端口的时候，封装此协议可以为此子端口设置IP)

注意，别忘记给PC设置网关

Ping 的返回结果含义

Requesttimed out 超时

  • 对方已关机
  • 对方和我不在同一个网段
  • 对方防火墙设置了ICMP数据包过滤
  • 错误设置IP地址

Destinationhost Unreachable(无法到达)

  • 对方与自己不在同一网段内，而自己又未设置默认的路由(网关)
  • 网线出了故障

BadIP address(错误的IP)

  • DNS服务器未设置
  • IP地址不存在

Sourcequench received

  • 对方或中途的服务器繁忙无法回应

Unknownhost(不知名主机)

该远程主机的名字不能被域名服务器（DNS）转换成IP地址

  • 域名服务器有故障
  • 名字不正确
  • 网络管理员的系统与远程主机之间的通信线路有故障

Noanswer

  • 中心主机没有工作
  • 本地或中心主机网络配置不正确
  • 本地或中心的路由器没有工作
  • 通信线路有故障

网络协议分析

ARP(地址解析协议)

  • 工作在数据链路层
  • 将IP地址转化成物理地址(mac)

在以太网协议中规定，同一局域网中的一台主机要和另一台主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。而在TCP/IP协议中，网络层和传输层只关心目标主机的IP地址。这就导致在以太网中使用IP协议时，数据链路层的以太网协议接到上层IP协议提供的数据中，只包含目的主机的IP地址。于是需要一种方法，根据目的主机的IP地址，获得其MAC地址。这就是ARP协议要做的事情。所谓地址解析（address resolution）就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。

另外，当发送主机和目的主机不在同一个局域网中时，即便知道对方的MAC地址，两者也不能直接通信，必须经过路由转发才可以。所以此时，发送主机通过ARP协议获得的将不是目的主机的真实MAC地址，而是一台可以通往局域网外的路由器的MAC地址。于是此后发送主机发往目的主机的所有帧，都将发往该路由器，通过它向外发送。这种情况称为委托ARP或ARP代理（ARP Proxy）。

工作原理

  • 有目的主机IP地址对应的MAC地址，直接转发
  • 没有目的主机IP地址对应的MAC地址，在本网段发起ARP请求广播包进行查询
  • 根据源主机的MAC地址信息，更新ARP列表

数据包

长度(位)4848161616881648324832
数据类型目标以太网地址源以太网地址帧类型硬件类型协议类型硬件地址长度协议地址长度操作码源硬件地址源协议地址目标硬件地址目标协议地址
英文名DEST ADDRSRC ADDRTYPEHARDWARE TYPEPROTOCOL TYPEHLENPLENOPCODESOURCE MACSOURCE IPTARGET MACTARGET IP
ARP(请求)FF:FF:FF:FF:FF:FF0x00010x08000x060x040x00010000.0000.0000
ARP(回复)0x00010x08000x060x040x0002
  • 硬件类型：如以太网（0x0001）、分组无线网
  • 协议类型：如网际协议(IP)（0x0800）、IPv6（0x86DD）
  • 硬件地址长度：每种硬件地址的字节长度，一般为6（以太网）
  • 协议地址长度：每种协议地址的字节长度，一般为4（IPv4）
  • 操作码：1为ARP请求，2为ARP应答，3为RARP请求，4为RARP应答
  • 源硬件地址：n个字节，n由硬件地址长度得到，一般为发送方MAC地址
  • 源协议地址：m个字节，m由协议地址长度得到，一般为发送方IP地址
  • 目标硬件地址：n个字节，n由硬件地址长度得到，一般为目标MAC地址
  • 目标协议地址：m个字节，m由协议地址长度得到，一般为目标IP地址

前14字节为以太网首部，后28字节为ARP请求/应答

TCP(传输控制协议)

  • 工作在传输层
  • 实现进程到进程的可靠的数据流传送服务
  • 标识主机位置：地址(IP)
  • 标识进程：端口

三次握手

  • 客户端（通过执行connect函数）向服务器端发送一个SYN包，请求一个主动打开。该包携带客户端为这个连接请求而设定的随机数X作为消息序列号(seq=X)
  • 服务器端收到一个合法的SYN包后，把该包放入SYN队列中；回送一个SYN/ACK。ACK的确认码应为X+1，SYN/ACK包本身携带一个随机产生的序号Y(seq=Y,ack=X+1)
  • 客户端收到SYN/ACK包后，发送一个ACK包，该包的序号被设定为X+1，而ACK的确认码则为Y+1。然后客户端的connect函数成功返回(seq=X+1 ack=Y+1)

四次挥手

貌似不考

数据包

长度(位)16163232466161616
数据类型来源连接端口目的连接端口序列号码确认号码资料偏移保留标志位窗口大小校验和紧急指针
英文名SOURCE PORTDESTINATION PORTSEQUENCE NUMBERACKNOWLEDGEMENT NUMBEROFFSETRESERVEDFLAGSWINDOWCHECKSUMURGENT POINTER
TCP第一次握手ABX0000b000010
TCP第二次握手BAYX+1000b010010
TCP第三次握手ABX+1Y+1000b010000

实验操作

交换机配置静态路由

PC

1
C:\>ipconfig /all

获取FastEthernet0的物理地址(Physical Address)为00E0.A3BA.8021

交换机

1
Switch(config)# mac-address-table static 00E0.A3BA.8021 vlan 1 interface fa0/1

即完成了将mac地址为00E0.A3BA.8021的PC与fa0/1端口绑定

路由器设置端口

路由器

1
2
Router(config)# interface fa0/0
Router(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

完成将fa0/0端口的IP设置为192.168.1.1，掩码为255.255.255.0

三层交换机实现Vlan间通讯

设备属性
PC1IP：192.168.10.10，掩码：255.255.255.0，网关：192.168.10.1
PC2IP：192.168.20.10，掩码：255.255.255.0，网关：192.168.20.1
PC3IP：192.168.10.20，掩码：255.255.255.0，网关：192.168.10.1
PC4IP：192.168.20.20，掩码：255.255.255.0，网关：192.168.20.1
交换机1与PC1和PC2连接，分别连在fa0/1 fa0/2口，fa0/3与三层交换机连接
交换机2与PC3和PC4连接，分别连在fa0/1 fa0/2口，fa0/3与三层交换机连接
三层交换机与交换机1和交换机2连接，分别连在fa0/1 fa0/2口

交换机1

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
enable
configure terminal
vlan 10
exit
vlan 20
exit
interface fa0/1
switchport access vlan 10
exit
interface fa0/2
switchport access vlan 20
exit
interface fa0/3
switchport mode trunk
exit

交换机2

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
enable
configure terminal
vlan 10
exit
vlan 20
exit
interface fa0/1
switchport access vlan 10
exit
interface fa0/2
switchport access vlan 20
exit
interface fa0/3
switchport mode trunk
exit

交换机3

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
enable
configure terminal
vlan 10
exit
vlan 20
exit
interface vlan 10
ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
exit
interface vlan 20
ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
exit
ip routing

单臂路由

设备属性
PC1IP：192.168.10.10，掩码：255.255.255.0，网关：192.168.10.1
PC2IP：192.168.20.10，掩码：255.255.255.0，网关：192.168.20.1
交换机与PC1和PC2连接，分别连在fa0/1 fa0/2口，fa0/3与路由器连接
路由器与交换机连接，连在fa0/0口

交换机

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
enable
configure terminal
vlan 10
exit
vlan 20
exit
interface fa0/1
switchport access vlan 10
exit
interface fa0/2
switchport access vlan 20
exit
interface fa0/3
switchport mode trunk
exit

路由器

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
enable
configure terminal
interface fa0/0
no shutdown
interface fa0/0.1
encapsulation dot1Q 10
ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
no shutdown
exit
interface fa0/0.2
encapsulation dot1Q 20
ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
no shutdown
exit

学习笔记
#学习 #课程 #计算机网络
计算机网络实验复习
https://blog.mauve.icu/2020/12/26/notebook/Computer-network-experiment/
作者
Shiroha
发布于
2020年12月26日
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