华科计算机网络实验报告.docx

华中科技大学电子信息与通信学院计算机网络实验报告一． 实验目的1. 掌握数据链路层(L2)的基本原理2. 掌握观察和配置主机、交换机3. 观察主机在局域网中发送的帧格式4. 观察交换机的生成树算法的现象二． 实验任务(一) 熟悉环境 本机 IP 配置，MAC 地址观察，网内 ARP 观察 1. 配置本机的两个 IP 地址 在 windows command 窗口下，使用 arp 和 ipconfig 命令，记录本机 MAC 地址 配置如下： IP地址 192.168.1.146 子网掩码 默认网关 192.168.0.254 IP地址 默认网关 192.168.0.254 MAC地址 54-e6-fc-6e-f5-b92. 观察网内的 IP 和 MAC 地址 启动“网络协议分析仪” 使用“地址本”功能 观察本组 6 台主机的 IP 地址，记录其相应的 MAC 地址 (二) 了解配置交换机的过程登录本组机柜的网络管理服务器界面，点击进入特定网络设备的telnet 窗口缺省先输入一个回车，看到命令行以后，输入命令输入enable 命令，启动控制功能思科交换机示例：sw3>enablePassword:用网线将本组的6台主机连接到4台交换机的任意端口上，交换机之间不要连线。

分别登录不同的的交换机，观察该交换机的接口连接状态和MAC转发表输入show interface status 命令，观察交换机的接口连接状态记录本组 6 台主机在 4 台交换机上的对应端口情况，绘制拓扑图，标明交换机的名称、端口号、主机的物理地址等用网线将本组的 4 台交换机任意互联分别登录不同的交换机，观察该交换机的生成树 (三) 以太网链路层帧格式分析1．在 Windows 的命令提示符界面中输入命令：ipconfig /all，会显示本机的网络信息记录物理地址，MAC地址为54-e6-fc-6e-f5-b92．打开协议数据发生器，在工具栏选择“添加”，会弹出“网络包模版”的对话框，在“选择生成的网络包”下拉列表中选择“LLC 协议模版”，建立一个LLC 帧3.在“网络包模版”对话框中点击“确定”按钮后，会出现新建立的数据帧，此时在协议数据发生器的各部分会显示出该帧的信息4．数据包编辑区与十六进制显示区是联动的，选中数据包编辑区中的某一字段，该字段对应的十六进制值会相应地改变颜色，观察十六进制显示区中该帧的信息5.点击工具栏或菜单栏中的“发送”，在弹出的“发送数据包”对话框上选中“循环发送”，填入发送次数，选择“开始”按钮，即可按照预定的数目发送该帧。

在本例中，选择发送10次6.在主机B 的网络协议分析仪一端，点击工具栏内的“开始”按钮，对数据帧进行捕获，按“结束”按钮停止捕获捕获到的数据帧会显示在页面中，可以选择两种视图对捕获到的数据包 据帧进行分析，会话视图和协议视图，所示的会话视图可以清楚的看到捕获数据包的分类统计结果： 分析 （1）源物理地址：BC-30-5B-C8-D8-50（2）目的物理地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF（3）上层协议类型：IPv4, UDP, WINS(四)端口镜像 1.在交换机上配置端口镜像 主机 A 连接交换机的 FastEthernet 0/1 端口，主机 B 连接交换机的 FastEthernet 0/10 端口，主机 C 连接交换机的 FastEthernet 0/15 端口，在交换机上配置： Switch#configure terminalSwitch(config)#monitor session 1 source interface fastEthernet 0/1 both ！配置源端口为 F0/1 端口，监控双向数据流 Switch(config)#monitor session 1 destination interface fastEthernet 0/15 ！配置目的端口为 F0/15 端口 Switch(config)#exit 2.从主机A ping 主机B 为主机 A 配置 IP 地址 192.168.1.10/24，并在主机 A 上运行 ipconfig /all 命令，得 到主机 A 的 MAC 地址为：00-21-85-04-8B-DB 为主机 B 配置 IP 地址 192.168.1.20/24，并在主机 B 上运行 ipconfig /all 命令，得 到主机 B 的 MAC 地址为：00-15-58-2F-7E-7E为主机 C 配置 IP 地址 192.168.1.30/24，并在主机 C 上运行 ipconfig /all 命令，得 到主机 C 的 MAC 地址为：00-12-3F-01-AF-5A 从主机 A ping 主机 B，可以看到主机 A 的 Windows 系统会发出 4 个 ping 包，并 收到主机 B 的 4 个响应数据包；3.在主机C上运行网络分析仪捕获数据包 在主机 A ping 主机 B 的同时，在主机 C 上运行网络协议分析仪，点击工具栏上的“开 始”按钮，捕获数据包，并在 ping 命令运行结束后，点击工具栏上的“结束”按钮，停止捕获；在网络协议分析仪的“会话树”中，可以看到 8 个 ICMP 数据包，说明已经捕获到全 部的 ping 数据包；4.测试验证 使用命令将交换机中的端口镜像配置清除 Switch(config)#no monitor session 1三.思考问题 1、在网络的分层体系结构中，MAC 层的作用是什么？　　　该协议位于OSI七层协议中数据链路层，数据链路层分为上层LLC（逻辑链路控制），和下层的MAC（媒体访问控制），MAC主要负责控制与连接物理层的物理介质。

在发送数据的时候，MAC协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至LLC（逻辑链路控制）层 MAC子层的主要功能包括数据帧的封装/卸装，帧的寻址和识别，帧的接收与发送，链路的管理，帧的差错控制等MAC子层的存在屏蔽了不同物理链路种类的差异性MAC 子层与物理层相关联，而LLC子层则完全独立出来，为高层提供服务，这样就实现了物理层和数据链路层的完全独立，解决了l SO制定的计算机网络7 层参考模型（即OSI模型）中局域网物理层和数据链路层不能完全独立的问题2、以太网的最短帧长度是(64字节)， 最大帧长度是( )？标准的以太网的最大字节长度为1518/1522：untagged的frame最大帧长为1518tagged的frame 最大帧长为1522最小包长由CSMA/CD的最小检测碰撞时间来决定考虑如下的情况，主机发送的帧很小，而两台冲突主机相距很远在主机A发送的帧传输到B的前一刻，B开始发送帧这样，当A的帧到达B时，B检测到冲突，于是发送冲突信号。

假如在B的冲突信号传输到A之前，A的帧已经发送完毕，那么A将检测不到冲突而误认为已发送成功由于信号传播是有时延的，因此检测冲突也需要一定的时间这也是为什么必须有个最小帧长的限制按照标准，10Mbps以太网采用中继器时，连接的最大长度是2500米，最多经过4个中继器，因此规定对10Mbps以太网一帧的最小发送时间为51.2微秒这段时间所能传输的数据为512位，因此也称该时间为512位时这个时间定义为以太网时隙，或冲突时槽512位＝64字节，这就是以太网帧最小64字节的原因最大包长没有特别的规定，但是考虑到如下的因数，将IP最大包长设置为1500 bytes：1. 以太网是所有的终端共享传输介质，如果一台终端发送一个很长的帧，传输时将占用太多的时间，其它的终端将等待，直到这个帧传输完毕帧越长，等待的时间将越长2. 如果一个帧太长，如果在传输的过程中，发生一个传输错误，那么整个帧要重传，这样又要占有大量的时间，导致效率不高---—早期的以太网由于传输的错误率非常高3. 帧越长，需要的缓存越大，1979年在设计网卡时，缓存的价格非常昂贵，所以当时选用1500 bytes作为最大的长度3、为什么 IEEE802标准将数据链路层分割为 MAC子层和 LLC 子层？LLC 为上层提供了处理任何类型 MAC 层的方法。

LLC子层负责向其上层提供服务；MAC 子层与物理层相关联，而LLC子层则完全独立出来，为高层提供服务，这样就实现了物理层和数据链路层的完全独立，解决了l SO制定的计算机网络7 层参考模型（即OSI模型）中局域网物理层和数据链路层不能完全独立的问题。