# computer-network-experiment-i

**Repository Path**: joise_vip/computer-network-experiment-i

## Basic Information

- **Project Name**: computer-network-experiment-i
- **Description**: 计算机网络-验证性实验
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2021-12-11
- **Last Updated**: 2021-12-11

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 计算机网络验证性实验

## ipconfig

`ipconfig` 是微软操作系统的计算机上用来控制网络连接的一个命令行工具。它的主要用来显示当前网络连接的配置信息（`/all` 参数）。

### 实作一

**使用 `ipconfig/all` 查看自己计算机的网络配置，尽可能明白每行的意思，特别注意 `IP` 地址、子网掩码 `Subnet Mask`、网关 `Gateway`。**

- **IP地址**：指互联网协议地址。32位的二进制数。
  - 公有地址
  - 私有地址
    - A类 10.0.0.0--10.255.255.255 第一段为网络号码，后面为本机号码
    - B类 172.16.0.0--172.31.255.255 第一，二段为网络号码，后面为本机号码
    - C类 192.168.0.0--192.168.255.255 第一，二，三段为网络号码，后面为本机号码
- **子网掩码** ：是一个**应用于 TCP/IP 网络的 32 位二进制值**。
  - 将IP地址划分为若干子网。
  - 屏蔽IP地址的一部分，区分网路标识和主机标识，并表明是在局域网还是远程网。
  - 通过子网掩码判断两台计算机是否在同一网段的方法：将计算机IP地址和子网掩码转换为二进制，然后进行二进制“与”(AND)计算（全1则得1，不全1则得0），如果相同的，那么这两台计算机就属于同一网段。 
- **网关**（协议转换器）：网关在**传输层**上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于**两个高层协议不同的网络互连。**
  - 网关是一个翻译器，在不同的通信协议，不同系统之间进行翻译。
- **DHCP**（动态主机配置协议），前身是BOOTP协议，**是一个局域网的网络协议**。
  - **DHCP 可以让计算机自动获取/释放网络配置。**
- **DNS**（域名服务器）是**进行域名和与之相对应的IP地址转换的服务器**。

![image-20210915084031170](image-20210915084031170.png)

### 实作二

**使用 `ipconfig/all` 查看旁边计算机的网络配置，看看有什么异同。**

![image-20210915085305017](image-20210915085305017.png)

你的计算机和旁边的计算机是否处于同一子网，为什么？

**答**：不是处于同一子网，对于任何的计算机，把它们的IP地址与子网掩码相应位进行相与，得出的结果相同，就是属于同一子网。

## **ping**

ping，因特网包探索器，用于测试网络连接量的程序 ，**应用层**的一个服务命令，测试目的站是否可达及了解其有关状态。

### 实作一

要测试到某计算机如 重庆交通大学 Web 服务器的连通性，可以使用 `ping www.cqjtu.edu.cn` 命令，也可直接使用 IP 地址。

![image-20210915085615458](image-20210915085615458.png)

- **TTL**:包在被丢弃前最多能经过的路由器个数。当记数到0时，路由器决定丢弃该包，并发送一个ICMP报文给最初的发送者。
- **时间**：本机给重庆交通大学web服务器发送数据包到返回给本机的时延即传输消耗时间。

### 实作二

使用 `ping/?` 命令了解该命令的各种选项并实际使用。

![image-20210915090256014](image-20210915090256014.png)

**ping -t**

![image-20211013082755303](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211013082755303.png)

**ping -a**

![image-20211013082922381](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211013082922381.png)

**ping -n count**

![image-20211013083032577](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211013083032577.png)

**ping -l size**

![image-20211013083304259](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211013083304259.png)

**ping -f**

![image-20211013083432741](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211013083432741.png)

假设你不能 `ping` 通某计算机或 IP，但你确定该计算机和你之间的网络是连通的，那么可能的原因是什么？该如何处理能保证 `ping` 通？

- 测试本机状态。

  ![image-20211013084345908](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211013084345908.png)

  图中表明本机网络正常，否则，本机TCP/IP配置即网卡状态等出现问题。

- 测试本机到旁边计算机的连通性，如果不成功，本机网卡到交换机的连线等出现问题。

- 测试本机到本地网关的连通性。

  ![image-20211013085352124](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211013085352124.png)

  

说明本子网出口工作工作正常，否则，本地网关出现问题。

- 测试本机到www.cqjtu.edu.cn的连通性

  ![image-20211013085602384](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211013085602384.png)

  否则，网关外出现问题。



网络排查中，`ping` 百度的 IP 即 `ping 14.215.177.39` 没问题，但 `ping` 百度的域名即 `ping www.baidu.com` 不行，那么可能的原因是什么？如何进行验证和解决？

**答：**域名解析失败问题

- 清空DNS缓存:命令窗口ipconfig
- 设置本机的DNS为电信的 101.226.4.6
- 再ping一次
- 如果还是Ping不通 联系给域名服务的服务商

## tracert

`TRACERT` (Trace Route 的组合缩写)，也称为路由追踪，该命令行程序可用于跟踪 Internet 协议 （IP） 数据包传送到目标地址时经过的路径。

### 实作一

要了解到某计算机如 [www.baidu.com](http://www.cqjtu.edu.cn/) 中间经过了哪些节点（路由器）及其它状态，可使用 `tracert www.baidu.com` 命令，查看反馈的信息，了解节点的个数。

![image-20210915092005179](image-20210915092005179.png)

可通过网站 [http://ip.cn](http://ip.cn/) 查看这些节点位于何处，是哪个公司的，大致清楚本机到百度服务器之间的路径。

![image-20210915092029878](image-20210915092029878.png)

### 实作二

`ping.pe` 这个网站可以探测从全球主要的 ISP 到某站点如 [https://qige.io](https://qige.io/) 的线路状态，当然也包括各线路到该主机的路由情况。请使用浏览器访问 http://ping.pe/qige.io 进行了解。

![image-20210915092537136](image-20210915092537136.png)

**问题一**

tracert 原理：tracert发出TTL值为1的ICMP数据报（包含源地址、目标地址和发出的时间标签）到达一个路由器返回给tracert数据报（包括数据报的源地址、内容和路由器的IP地址），tracert继续发送，又该路由器出发，依次类推找到目的地址。

**问题二**

前几个节点都是相同的：本机正处于资源子网中，通过离本机最近的节点，到达通信子网。由于都是通过最近的节点，所以前几个节点都是相同的。

**问题三**

tracert *号：1、网络安全考虑  2、访问超时

## ARP

地址解析协议

### 实作一

运行 `arp -a` 命令查看当前的 arp 缓存， 请留意缓存了些什么。

然后 `ping` 一下你旁边的计算机 IP（注意，需保证该计算机的 IP 没有出现在 arp 缓存中，或者使用 `arp -d *` 先删除全部缓存），再次查看缓存，你会发现一些改变，请作出解释。

![image-20211013094142796](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211013094142796.png)

如果再次ping一个在缓存里不存在的ip，那么缓存就会多出一个动态缓存

### 实作二

请使用 `arp /?` 命令了解该命令的各种选项。

![image-20211013095640742](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211013095640742.png)

### 实作三

一般而言，arp 缓存里常常会有网关的缓存，并且是动态类型的。

假设当前网关的 IP 地址是 `192.168.0.1`，MAC 地址是 `5c-d9-98-f1-89-64`，请使用 `arp -s 192.168.0.1 5c-d9-98-f1-89-64` 命令设置其为静态类型的。

![image-20211013100104592](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211013100104592.png)

**问题一**

 "ARP 项添加失败: 请求的操作需要提升" 这样的信息，表示命令没能执行成功，你该如何解决？

**答：**以管理员身份运行cmd

**问题二**

在实作三中，为何缓存中常常有网关的信息？

**答：**将网关或其它计算机的arp信息设置为静态需要手动指定配置和维护，静态arp表项不会被老化，不会被动态ARP表项覆盖。

我们将网关或其它计算机的 arp 信息设置为静态有什么优缺点？

**答：**配置静态ARP表项可以增加通信的安全性。静态ARP表项可以限制和指定IP地址的设备通信时只使用指定的MAC地址，此时攻击报文无法修改此表项的IP地址和MAC地址的映射关系，从而保护了本设备和指定设备间的正常通信。

## DHCP

动态主机配置协议，应用层。

**DHCP 可以让计算机自动获取/释放网络配置。**

### 实作一

一般地，我们自动获取的网络配置信息包括：IP 地址、子网掩码、网关 IP 以及 DNS 服务器 IP 等。使用 `ipconfig/release` 命令释放自动获取的网络配置，并用 `ipconfig/renew` 命令重新获取，了解 DHCP 工作过程和原理。

**ipconfig/release**  断网

![image-20211013093434955](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211013093434955.png)

**ipconfig/renew** 网络恢复

![image-20211013093542261](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211013093542261.png)

## netstat

`netstat`（Network Statistics）是在内核中访问网络连接状态及其相关信息的命令行程序

### 实作一

Windows 系统将一些常用的端口与服务记录在 `C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\services` 文件中，请查看该文件了解常用的端口号分配。

![image-20211024205520954](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211024205520954.png)

### 实作二

使用 `netstat -an` 命令，查看计算机当前的网络连接状况。更多的 `netstat` 命令选项，可参考上面链接 `4` 和 `5` 。

**netstat -an**

![image-20211024205616127](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211024205616127.png)

**netstat -a** 显示所有连接

![image-20211024205953663](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211024205953663.png)

**netstat -at** 显示TCP协议的连接

**netstat -au** 显示UDP协议的连接

## DNS

 DNS（Domain Name System）即域名系统，是互联网的一项服务。它作为将域名和 IP 地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网。DNS 使用 TCP 和 UDP 的 53 号端口。

### 实作一

Windows 系统将一些固定的/静态的 DNS 信息记录在 `C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\hosts` 文件中，如我们常用的 `localhost` 就对应 `127.0.0.1` 。请查看该文件看看有什么记录在该文件中。

![image-20211024211459412](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211024211459412.png)

### 实作二

解析过的 DNS 记录将会被缓存，以利于加快解析速度。请使用 `ipconfig /displaydns` 命令查看。我们也可以使用 `ipconfig /flushdns` 命令来清除所有的 DNS 缓存。

![image-20211024211726115](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211024211726115.png)

### 实作三

使用 `nslookup qige.io` 命令，将使用默认的 DNS 服务器查询该域名。当然你也可以指定使用 `CloudFlare`（`1.1.1.1`）或 `Google`（`8.8.8.8`） 的全球 DNS 服务器来解析，如：`nslookup qige.io 8.8.8.8，当然，由于你懂的原因，这不一定会得到正确的答案。`

![image-20211024212108734](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211024212108734.png)

## cache

### 实作一

打开 Chrome 或 Firefox 浏览器，访问 https://qige.io ，接下来敲 `F12` 键 或 `Ctrl + Shift + I` 组合键打开开发者工具，选择 `Network` 面板后刷新页面，你会在开发者工具底部看到加载该页面花费的时间。请进一步查看哪些文件被 cache了，哪些没有。

![image-20211024212832290](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211024212832290.png)

### 实作二

接下来仍在 `Network` 面板，选择 `Disable cache` 选项框，表明当前不使用 cache，页面数据全部来自于 Internet，刷新页面，再次在开发者工具底部查看加载该页面花费的时间。你可比对与有 cache 时的加载速度差异。

​	**加载速度变慢了**

![image-20211024212853870](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211024212853870.png)

![image-20211024212940492](%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C-%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%80%A7%E5%AE%9E%E9%AA%8C.assets/image-20211024212940492.png)