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1、计算机网络实验教学大纲实验名称：实验一、模拟Ethernet帧的发送过程（即CSMA/CD协议的实现）实验类型：综合性实验实验类别：基础 专业基础 专业实验学时：2（4）所涉及的课程及知识点：计算机网络；局域网技术、Ethernet帧、CSMA/CD协议。一、 实验目的局域网技术发展十分迅速，目前，Ethernet是应用最广泛的局域网。因此，学习Ethernet技术对深入掌握局域网知识是非常重要的。本课程设计的目的是模拟Ethernet帧的发送过程，使学生熟悉Ethernet帧的数据发送流程，即CSMA/CD工作流程。二、 实验内容编写程序模拟Ethernet结点的数据发送流程。实验要求用两个
2、线程模拟两台网络中的主机进行网络通信。通信中进行数据的发送时，由发送的线程号和总线模拟变量进行或运算，当结果与要发送的数据相等时，既说明没有发生冲突，没有冲突就记录数据发生的次数；如果不相等，则说明发生了冲突，发生冲突后，对两台主机进行冲突次数记录，并分别调用冲突处理函数，进行延迟时间的推算（延迟函数是根据网络数据发生冲突时的原理CMSA/CD来进行时间的计算）。再获得延迟时间后，分别对两个线程延迟。数据发送后置接收标志，然后接收数据。在数据接收完之后，判断循环次数，当次数满时，退出循环。在循环中，可以添加一些其他的线程处理机制。三、 实验仪器设备和材料清单要求：具备局域网网络环境,VC+四、
3、 实验要求课外必须预习，根据实验任务，查阅资料，进行理论分析和研究，确定实验方案，或根据规定的实验方案，确定实验步骤。准备、编写实验程序，另安排了4学时的课外上机时间，学生可根据自己的实际情况，延长课外机时。五、 实验步骤1）用两个线程a和b来模拟Ethernet上的两台主机。 2）用一个双字类型变量 Bus来模拟总线（将其初始化为“0”，并且总线等于“0”时表示总线空闲）。 3）两个子线程向总线发送自己的数据。数据用该线程的线程号进行模拟，发送数据用线程号和Bus的“或”操作进行模拟（即BusBus | ID，ID为该线程的线程号）。 4）每台主机须向总线上成功发送10次数据，如果其中某次数
4、据发送失败，则该线程结束。5）发送流程须遵循CSMA/CD。随机延迟算法中的冲突窗口取0.005。在数据发送成功（即BusID）后，报告“ID sendsuccess”，产生冲突（即Bus ！ID）后报告“ID send conllision”，发送失败（即冲突计数器值为0）后报告“ID send failure”。随着主机发送成功次数增加，报告其已发送成功的次数，如“主机A发送成功数=3”。六、 实验成绩评定方法实验成绩总分以100分计，其中实验准备占30，实验操作占40，其它占30%。七、 实验报告要求要求学生从实验方法的建立、实验步骤的设计、实验设备的选择、实验数据的处理、实验结果的分析
5、讨论等方面写出报告。报告包含：1. 系统概述运行环境编译使用方法实现环境程序文件列表等 2. 主要数据结构 3. 主要算法 4. 遇到的问题及解决方法 5. 体会与建议6. 可正确编译的可读性好的源代码 八、思考题实验名称：二、发送 Ethernet ARP包实验类型：综合性实验实验类别：基础 专业基础 专业实验学时：2（4）所涉及的课程及知识点：计算机网络；地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)、ARP协议的帧结构。一、实验目的IP数据包常通过Ethernet发送。Ethernet设备并不识别32位IP地址，它们是以48位MAC地址传输Ethernet
6、数据包的。因此，IP驱动器必须把IP目的地址转换成Ethernet网络目的地址。这两种地址之间存在着某种静态的或动态的映射，通常需要查看一张表来进行这种映射。地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP）就是用来确定这些映象的协议。 ARP工作时，送出一个含有所希望的 IP地址的Ethernet广播数据包。目的地主机（或另一个代表该主机的系统）以一个含有IP和Ethernet地址对的数据包作为应答。发送者将这个地址对高速缓存起来，以节约不必要的ARP通信。本课程设计的目的是进一步熟悉ARP协议的帧结构以及它的运作过程。二、实验内容在熟悉ARP协议并了解Winpc
7、ap编程的前提下，构造ARP包，选择并打开网卡，将ARP包发送出去。 1）命令行格式： arpsend src_ip src_mac dst_ip dst_mac flag 其中arpsend作为程序名。 各参数意义： src_ip：源IP地址。 src_mac：源MAC地址。 dst_ip：目的IP地址。 dst_mac：目的MAC地址。 flag：0表示ARP请求；1表示ARP应答。 例如： arpsend 192.168.1.I FA:01:02:C3:04:05 192.168.1.2 0D:E1:02:03:B4:06 12）输出：Send OK。3）程序的正确性的检验。可以安装一个
8、截包软件，如 Iris，运行该软件以查看能否收到程序发出的ARP包，并检查包中各字段填充的内容（如各地址、协议类型）是否准确。三、实验仪器设备和材料清单要求：具备网络环境并连入Internet，VC+四、实验要求课外必须预习，根据实验任务，查阅资料，进行理论分析和研究，确定实验方案，或根据规定的实验方案，确定实验步骤。准备、编写实验程序，另安排了4学时的课外上机时间，学生可根据自己的实际情况，延长课外机时。五、实验步骤首先，定义ARP包的数据结构。根据ARP分组结构，分别定义两个子结构，即物理帧结构。/*DLC头数据结构*/typedef struct DLCHeaderunsigned ch
9、ar DesMAC6;unsigned char SreMAc6; unsigned short Ethertype; DLCHEADER;/ARP桢typedef struct ARPFrame unsigned short HW_Type;unsigned short Prot_Type;unsigned char HW_Addr_Len; unsigned char Prot_Addr_Len;unsigned short Flag; unsigned char Send_HW_Addr6;unsigned char Send_Prot_Addr4;unsigned char Targ_
10、HW_Addr6; unsinged char Targ_port_Addr4; unsigned char padding18; ARPFRAME;/ ARP包=DLC头+ARP帧typedef struct ARPPacket; DLCHEADER dlcHeader; ARPFRAME arpFrame;*PARPPACKETARPPacket ARPPACKET; 其次，定义三个子函数。 TransAndFilellMAC(CHAR *argv,unsigned char*a)其功能是判断argv(MAC地址)的格式是否正确。正确，则将它填到a中并返回1；否则，指出MAC格式错误并返回
11、0。 TransAndFilellIP(CHAR *argv,unsigned char*b)其功能是判断argv(IP地址)的格式是否正确。正确，则将它填到b中，并返回1；否则，指出MAC格式错误并返回0。 bool Send()其功能是读取并选择网卡，打开选定网卡后发送。成功后完成关闭网卡、释放资源等工作。Bool Send()/定义各变量LPADAPTER lpAdapter; /网卡结构指针LPPACKET lpPacket; /发送包结构指针ARPPacket ARPPACKET;/获取版本号，以判断操作系统类型DWORD dwVersion=Getversion();DWORDdw
12、WindowsMajorVersion=(DWORD)(LOBYTE(LOWORD(dwVersion)If(!(dwVersion=0x80000000& dwWindowsMajorVersion)/*在Windows NT下，获取UNICODE码网卡列表，并选择适当的网卡，将其名称转换伪ASCII码。主要用到函数PacketGetAdapterNames(AdapterNameu,&AdapterULength),第一个参数是char数组,大小为8192*2,用于存放网卡列表,第二个参数是unsigned long型的,其值为sizeof(AdapterNameU).*/else/*在W
13、indows NT下，获取UNICODE码网卡列表，并选择适当的网卡，也使用PacketGetAdapterNames函数,只不过第一个参数大小为8192.*/打开网卡,参数是选定的网卡名lpAdapter=PacketOpenAdapter(AdapterNameA);/*发送帧:用PacketAllocatePacket()给要发送的包分配空间; 用PacketInitPacket(lpPacket,&,sizeof (ARPPACKET)初始化包结构; 用PacketSetNumWrites(lpAdapter,1) 用PacketSendPacket(lpAdapter,lpPacke
14、t,true)发送ARP包; 最后用PacketCloseAdapter(lpAdapter)关闭网卡*/main函数根据命令行的输入，判断输入的正确性，完成ARP包中各字段的填充；再调用子函数send(),完成包的发送。填充ARP包中的各个字段时，要注意主义字节序和网络字节序的转换。如ARPPACKET.dlcHeader.Ethertype=(unsigned short)0x0608。程序流程图：命令行参数=6？定义ARP包结构并初始化YYFlag=0?填充DLC的其他字段及ARP头的各个字段进入发送ARP包函数获取网卡列表？选择网卡并打开分配及初始化发送包结构发送包功？释放包结构关闭网卡结束ARP请求，填充DLC头中目的MAC（广播，全F）及FlagARP请求，填充DLC头中目的MAC及Flag开始六、实验成绩评定方法实验成绩总分以100分计，其中实验准备占30，实验操作占40，其它占30。七、实验报告要求要求学生从实验方法的建立、实验步骤的设计、实验设备的选择、实验数据的处理、实验结
