网络原理实验介绍

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1、计算机网络原理计算机网络原理 课程实验课程实验2010.32提纲助教信息计算机网络简介实验环境及系统介绍实验内容实验要求及评分3侯美佳吴鹏胡光武马天泽办公地点：东主楼 9区402电话：62785822助教信息4计算机网络是什么样的？边缘网络: 成千上万的各种各 样的终端设备: PC, 服务器PDAs, 手机, 智能电器 运行各种应用核心网络: 路由器, 交换机 （主 要功能是转发数据）报文: 报文交换传统电话: 电路交换通信电路光纤, 铜线, 无线, local netcompany netregional netrouterworkstationservermobile5互联网(TCP/IP

2、)五层体系结构应 用 层 传 输 层 网 络 层 物理层数据链路层应 用 层 传 输 层 网 络 层 物理层数据链路层网 络 层 物理层数据链路层网 络 层 物理层数据链路层6报文就像洋葱样 有这一层一层皮78应用（Application）网络服务（Service）和应用支撑（Middleware)基础设施（Infrastructure）IP网络传输设施工程： 组播、QoS、网络管理、网络测量数字视频、协同工作、实时控制、虚拟现实网格计算、远程教育、远程医疗、远程进程中间件：身份认证、访问控制、目录服务、网格关 键 网 络 设 备 / 软 件标 准9计算机网络协议是什么?人与人的协议 Vs 计

3、算机网络协议HiMary BobHiGot the time? 2:00TCP connectionreq.TCP connection reply.Get http:/ the time?”“I have a question”Introductions网络协议:machines rather than humansall communication activity in Internet governed by protocols specific msgs sent specific actions taken when msgs received, or other events人可

4、以见机行事，但是电脑绝对做不到，任何一个状态都 必须预先设定11计算机网络协议定义计算机网络协议定义了报文格 式、报文的收发时序以及报文的 语义，亦即接受到收报文后需要 根据报文的头部和信息采取相应 的行为。12实验环境地点东主楼，9区206时间第4周开始每人每周2小时硬件服务器（2台）48台DELL主机，每6台一组每组一台路由器，通过级连形成局域网。分组情况原则上按班分组上机，也可灵活调整13计算机网络实验系统NetRiver141414151515网络原理实验面临的主要困难网络协议数量巨大TCP/IP协议栈，数百个常用协议主机协议栈, 路由器协议栈各个协议的原理、功能和实现均不相同，无法在

5、有效课程时间 内针对性的熟悉基本原理 协议描述文本难于理解，协议实现复杂RFC0793 TCP：85页，代码长度近一万行RFC2328 OSPF：244页，代码长度超过三万行主要协议难于课程内实现 已有大量开源代码供学生参考，甚至使用，便于同学们 浑水摸鱼课程实验依赖具体的操作系统Microsoft Windows, Linux, BSD, Solaris等操作系统各有特色，难于决策 人多，实验多，助教们难于有效检查161616网络原理实验系统系统的指导思想关注网络基本原理提高实验效率系统的设计思路实验内容选择各层代表协议协议裁减，关注协议基本原理实现自动化测试实验结果判定准确、客观方便调试监

6、听收发分组测试记录171717NetRiver的网络拓扑结构181818NetRiver 实验系统设计网络实验系统原理图用户注册 注册信息广播 指定命令参数启 动被测程序 下载客户端脚本 执行脚本，完成 测试过程 测试结果和数据 报文 数据报文 存储测试结果191919NetRiver 客户机客户机描述l实验客户机是网络实验时的学生操作平台lWindows 2000 或 Windows XP 安装实验系统客 户软件后，就成为实验客户机l客户机软件集成功能l学生登录，实验选择l交互式实验l实验代码编辑、编译l单步调试，协议报文分析l实验代码和结果的提交l实验客户机包括操作界面软件和实验程序202

7、020NetRiver 测试服务器测试服务器描述测试脚本l测试服务器从实验管理服务器上获取测试脚本并存储l测试脚本描述了所有实验过程中客户机与服务器的行为l测试服务器与客户机交互协议报文和控制报文，并判断 测试的结果l测试服务器会限制同时与其建立连接进行测试的客户端 数量 l测试服务器是基于Vxworks操作系统开发的实验平台专 用设备212121NetRiver 管理服务器管理服务器描述l存储所有用户（教师、助教、学生）的管理 信息,负责实验登录时的用户验证l存储测试例脚本，供测试服务器下载l存储学生的实验结果和实验代码l支持WEB访问l教师和助教通过WEB界面完成实验系统信息管 理l学生通

8、过WEB浏览查看个人实验进展，更改个 人信息222222典型实验过程描述1.运行客户端软件，使用学号密码完成登录2.选择实验和测试内容3.完成代码的编辑和编译l客户软件提供编辑功能l客户软件提供编译功能232323典型实验过程描述（续）5.运行实验代码，等待实验结果l可以设置断点，观察运行情况l客户软件提供报文分析功能，可查看实验过程中交 互的协议报文6.实验完成，从测试服务器返回测试结果l如果对结果满意，找助教检查实验并登记成绩l如果对结果不满意，修改代码重新测试7.实验过程中可随时向服务器提交代码，或者 下载提交的代码以继续实验l重复提交将覆盖之前代码l建议自行保存实验代码，以免误操作丢失

9、242424客户机安装安装说明学生使用的PC机上需要安装客户端客户端采用自解压的安装包Windows操作系统运行程序：EXPSYSbinINEP.exe252525客户机学生实验界面262626客户机使用说明设置服务器IP地址点击系统设置菜单输入WEB服务器IP地址输入测试服务器IP地址保存注：下图中地址可能与实际地址不符，机房事先会配好服务器IP272727实验系统使用说明登录点击登录菜单，输入用户名密码登录用户名：学号密码：初始密码见网络学堂的相应通知，请登录web服 务器更改282828实验系统使用说明选择实验内容本次实验相应测试内容请务必选择正确 的实验内容实验系统使用说明交互实验实验

10、内容选择“ 交互实验”按照给出的要 求填写报文字 段，或指出相 应错误右图：校验码 错误，选E29303030实验系统使用说明编写代码点击“新建 ”生成模板 代码在系统提 供的模板 基础上编 写自己的 代码313131实验系统使用说明保存/提交实验代码学生编写的代码可以上传到服务器也可以从服务器下载方便学生保存代码，方便教师随时检查学生进展最后一次上传的代码会覆盖之前代码，请自己另行备份 完成的实验代码！323232实验系统使用说明编译代码在编辑过程中随时可以进行编译，学生可以 通过编译来检查自己代码的正确性。每次编译的结果 显示在客户端主界面下方，学生可以根据结果的提示 修改自己的程序，直至

11、通过编译。333333客户机使用调试 学生可以使用系统提供的调试器调试自己的程序，调 试器提供了包括断点，单步执行， 查看变量值在内的诸 多功能。343434实验系统使用说明进行运行并查看测试结果 如果调试正常结束，系统会弹出本次测试的结果，并提示学生是否 上传至服务器供教师批阅。353535实验系统使用说明报文分析在学生程序运行结 束后点击报文分析窗口查看报文的收发情 况及其报文的内容 分析。363636实验系统WEB使用说明1、登录在客户机端的浏览器地址栏中敲入web服务器的IP地址，在页面上 输入用户名和密码。373737实验系统WEB使用说明2、实验信息管理：实验结果自动化呈现对于实验

12、信息，支持自动化和图形化的结果呈现，通过测试方案呈 现出进行了哪几个实验项，通过测试结果呈现出实验情况，并用如下 图形进行形象呈现，并自动计算出对比结果。该项实验成功该项实验失败该项实验未进行对比结果：进行3个实验 / 成功2个实验 39实验准备(1)RFC全称：Request for Comments组织：IETFInternet Engineering Task Force一个标准诞生过程的几个阶段：ExperimentalDraftProposed StandardStandard40实验准备(2)字节序数据顺序，例如：0x00123456网络顺序：0x00123456主机顺序：0x56

13、341200转换函数htonl - host to network (long)htons host to network (short)ntohl network to host (long)ntohs network to host (long)5600 3412 1234 0056低地址实验一：滑动窗口协议实验一：滑动窗口协议42实验一：滑动窗口协议(1)滑动窗口协议特点 滑动窗口协议（Sliding Window Protocol）是 计算机网络中为保证流控制和可靠传输而常用 的一种协议，一般在传输层TCP协议中实现， 有些情况下也在数据链路层实现。窗口机制是 重传、流控、拥塞控制的基

14、本方法，它在发送 方和接收方分别设定发送窗口和接收窗口，发 送窗口和接收窗口按照某种规律不断的向前滑 动，滑动窗口协议由此得名。43实验一：滑动窗口协议(2)实验内容理解和掌握“滑动窗口”技术基于计算机网络实验系统NetRiver进行NetRiver系统提供了各实验的上下文和接口 函数，利用C/C+编程语言实现典型协议的 核心部分。使用NetRiver系统完成程序代码的编译、调 试和测试，验证协议实现的正确性。 44实验一：滑动窗口协议(3)实验要求本实验要求学生实现滑动窗口协议中的1比特滑动窗 口协议和退后N帧协议，使学生对滑动窗口协议有更深刻 的认识。本实验要求在NetRiver实验系统环

15、境中实现1比特滑 动窗口协议和退后N帧协议。根据滑动窗口协议原理，实 现滑动窗口协议中发送方的功能，对发送方发出的帧进行 缓存，等待确认，并在超时发生时对部分帧进行重传。具 体来说，要求用C/C+编写1比特滑动窗口协议和退后N 帧协议函数，响应系统的发送请求、接收帧消息以及超时 消息，并根据滑动窗口协议进行相应处理。 45实验一：滑动窗口协议(4)实验要求本实验需要学生实现一些接口函数，同 时NetRiver实验系统也为学生提供了一些 接口函数。现分别对这两类接口函数作详 细说明。46实验一：滑动窗口协议(5)本实验需要学生实现的函数如下： （1）1比特滑动窗口协议测试函数 stud_slide_window_stop_and_wait（）（2）退后N帧协议测试函数 stud_slide_window_back_n_frame（）47实验一：滑动窗口协议(6)1比特滑动窗口协议测试函数stud_slide_window_stop_and_wait(char *pBuffer, int bufferSize, UINT8 m