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1、计算机网络课程设计指导书1刖 舌计算机网络课程是计算机科学与技术专业的重要专业课程之一。随着计算机网络技术的迅速发展和在当今信息社会中的广泛应用，给计算机网络课程的教学提出了新的更高的要求。由于计算机网络是一门实践性较强的技术，课堂教学应该与实践环节紧密结含。将计算机网 络课程建设成一流的课程，是近期计算机网络课程努力的方向。希望同学们在使用本实验指导书及进行实验的过程中，能够帮助我们不断地发现问题，并提出 建议，使计算机网络课程设计真正成为课堂教学的有益补充。同时也希望同学们能够充分利用 实验条件，认真完成实验，从实验中得到应有的锻炼和培养。本学期授课教师为曾勇军，参与网络 课教学环节的辅导
2、教师还有黎晓军等，此外武东英、朱俊虎等教师也给予了热情的支持和帮助。一、计算机网络实验教学大纲41.1学时安排41.2实验内容41.3试验要求51.4验收5二、实验一：PING程序设计（必做实验） 52.1实验目的52.2实验内容52.3实验步骤和注意事项6三、实验二：文件传输协议的简单设计与实现（必做实验）63.1实验目的63.2实验内容和要求73.3注意事项7四、实验三：局域网截包程序设计（选做实验）84.1实验目的84.2实验内容84.3实验步骤和注意事项8五、实验四：数据链路层协议的设计与实现（选做实验）85.1实验目的85.2实验内容95.3模拟实现环境95.4实验步骤和注意事项10
3、附录一：参考文献10附录二：实验报告的格式12附录三、SOCKET编程171、SOCKET规范概述172、WINDOWS环境卜SOCKET基木函数183、RAW模式的SOCKET编程22一、计算机网络实验教学大纲1.1学时安排本课程设计安排30个学时的上机时间，每周两次，每次150分钟。1.2实验内容计算机网络是现代信息社会最重要的基础设施之一。在过去十几年里得到了迅速的发展和应 用。计算机网络课程实验的目的是为了使学生在课程学习的同时，通过在一个计算机网络环境 中的实际操作，对现代计算机网络的基本功能有一个初步的了解。通过一个简单的PING程序的设 计和实现，理解TCP/IP协议的工作机制和
4、编程方法；通过实现一个文件传输协议，掌握计算机网 络应用层协议的基本实现技术；同时还提供了一些选做实验以供有余力有兴趣的同学进一步提高。 总之，通过上述实验环节，使学生加深了解和更好地掌握计算机网络课程教学大纲要求的内容。计算机网络课程设计共提供了 4个实验：实验一：PTNG程序的设计与实现（必须做实验）该实验的主要H的是使同学们掌握基于TCP/IP网络编程的基本方法和思路，同时进一步熟悉 计算机网络课程中基于IP层协议的工作机制。实验二：文件传输协议的简单设计与实现（必做实验）文件传输是应用层中的一个主要协议，负责将主机中的文件从一台机器传送到另一台机器。文 件传输协议FTP采用客户/服务器
5、的工作模式，由客户端产生操作要求，服务器接收到该请求后返 IE响应。该实验的H的是使同学们掌握应用层协议的实现方法，加深对客户/服务器的工作模式的 认识。实验三：局域网截包程序设计（选做实验）局域网采用广播方式完成包的发送。因此任何机器发送的包，均可被局域网上的其它机器截获, 只要将以太网卡设置为“混杂模式”即可。该实验的主要目的是对计算机网络课程的局域网以 及TP等相关知识巩固和复习。实验四：数据链路层协议的设计与实现（选做实验）计算机网络的数据链路层协议保证通信双方在有差错的通信线路上进行无差错的数据传输，是 计算机网络各层协议中通信控制功能最典型的一种协议，用于保证数据的可靠传输、进行流
6、量控制 等基木功能。本实验实现个数据链路层协议的数据传送部分，目的在于使学生更好地理解数据链路层协议 中的“滑动窗曰”技术的基本工作原理，掌握计算机网络协议的基本实现技术。1.3试验要求在计算机网络的课程实验过程中，要求学生做到：（1）预习实验指导书有关部分，认真做好实验内容的准备，就实验可能出现的情况提前作出思考 和分析。（2）仔细观察上机和上网操作时出现的各种现象，记录主要情况，作出必要说明和分析。（3）认真书写实验报告。实验报告包括实验目的和要求，实验环境及实验结果分析。对需编程的 实验，写出程序设计说明，给出源程序框图和清单。（4）遵守机房纪律，服从辅导教师指挥，爱护实验设备。（5）实
7、验课程不迟到。如有事不能出席，所缺实验一般不补。1.4验收实验的验收将分为两个部分：第一部分是上机操作，包括检查程序运行和即时提问第二部分是提交书面的实验报告此外，针对以前教学中出现的问题，网络实验将采用阶段检查方式，每个实验都将应当在规定 的时间内完成并检查通过，过期视为未完成该实验，不计成绩。以避免集中检杳方式产生的诸多不 良问题，希望同学们抓紧时间，合理安排，认真完成。二、实验一：PING程序设计（必做实验）2. 1实验目的PTNG程序是我们使用的比较多的用于测试网络连通性的程序。PING程序基于TCMP,使用TCMP 的回送请求和回送应答来工作。由计算机网络课程知道，ICMP是基于IP
8、的一个协议，ICMP包通过 TP的封装之后传递。课程设计中选取PING程序的设计，其目的是希望同学们通过PING程序的设计，能初步掌握 TCP/IP网络协议的基本实现方法，对网络的实现机制有进步的认识。2.2实验内容1、RAW模式的SOCKET编程PING程序是面向用户的应用程序，该程序使用ICMP的封装机制，通过IP协议来工作。为了实 现直接对TP和TCMP包进行操作，实验中使用RAW模式的SOCKET编程。熟悉SOCKET的编程，包括基本的系统调用如SOCKET. BIND等（参考附录二）;2、具体内容（1）定义数据结构需要定义好TP数据报、TCMP包等相关的数据结构（2）程序实现在WIN
9、DOWS环境下实现PTNG程序（3）程序要求在命令提示符下输入：PING XXX. XXX. XXX. XXX其中XXX为目的主机的IP地址，不要求支持域名，对是否带有开关变量也不做要求。不带 开关变景时，要求返1叫4次响应。返回信息的格式：REPLY FROM XXX. XXX. XXX. XXX或REQUEST TimeOut （无法 PTNG 通的情况）2.3实验步骤和注意事项实验按下述步骤进行：1）熟悉IP以及ICMP协议的工作机制2）熟悉RAW模式的SOCKET编程3）编写PING的实现程序4）编译环境中需要包括SOCKET库WS2_32. lib5）在模拟实现环境下调试并运行自己编
10、写的PTN程序6）保留你实现的程序在你的用户目录下，以备辅导教师检查7）最后提交源程序，撰写实验报告三、实验二：文件传输协议的简单设计与实现（必做实验）3. 1实验目的文件传送是各种计算机网络都实现的基本功能，文件传送协议是一种最基木的应用层协议按照 客户/服务器的模式进行工作，提供交互式的访问，是INTERNET使用最广泛的协议之一。本实验的bl的是，学会利用己有网络环境设计并实现简单应用层协议，掌握TCP/IP网络应用程序基本的设计方法和实现技巧。3.2实验内容和要求1、实验内容我们的计算机网络实验环境建立在TCP/IP网络体系结构之上。各计算机除了安装TCP/IP软件 外，还安装了TCP
11、/IP开发系统。实验室各计算机具备Windows环境中套接字socket的编程接口功 能，可为用户提供全网范围的进程通信功能。本实验要求学生利用这些功能，设计和实现一个简单 的文件传送协议。2、具体要求用socket编程接11编写两个程序，分别为客户程序（client, c）和服务器程序（server, c）, 该程序应能实现下述命令功能：get：取远方的一个文件put：传给远方一个文件pwd:显示远主当前bl录dir：列出远方当前目录cd :改变远方当前目录?:显示你提供的命令quit :退出返回这此命令的具体工作方式（指给出结果的形式）可以参照FTP的相应命令，有余力的同学可以 多实现几个
12、命令。最后，写出实验报告。3.3注意事项1、关于端口号（假设用SERV_PORT来表示）的设定，原则上2000至5000部可用，为避免冲突，建 议取你学号后三位数加上2000,比如学号为971234,则可定义：define SERV_P0RT 22342、客户和服务程序中要有相应的include文件（参考所给例子程序）3、有些同学的server方程序支持多连接，为了不占用更多的系统资源，并发连接数限制在3个以 内。4、最后提交源程序，撰写实验报告，在实验报告中说明设计的思路四、实验三：局域网截包程序设计（选做实验）4. 1实验目的目前的局域网基木上都采用以广播为技术基础的以太网，任何两个节点之
13、间的通信数据包，不 仅为这两个节点的网卡所接收，也同时为处在同一以太网上的任何一个节点的网卡所截取。因此， 黑客只要接入以太网上的任一节点进行侦听，就可以捕获发生在这个以太网上的所有数据包，对其 进行解包分析，从而窃取关键信息，这就是以太网所固有的安全隐患。网上主要的免费黑客攻击工 具如SATAN、ISS、NETCAT等均将以太网侦听作为基本的手段。本实验实现一个局域网截包程序，目的在于使学生能更好地理解网络的工作机制（包括封包机 制、协议分析等），该实验是对计算机网络课程一个有益的补充。4.2实验内容在一个局域网环境中，用C语言实现下面的基本功能：（1）确定截包的方法：包括RAW模式SOCK
14、ET. PACKET32以及直接作为驱动程序挂在NDIS上（2）要求截获以下包的类型并分析：以太网帧格式、TP包、TCMP包、TCP报文段、UDP报文等 相关字段进行描述。4.3实验步骤和注意事项实验按下述步骤进行：（1）熟悉RAW模式的SOCKET编程（2）熟悉PACKET32的工作机制（3）熟悉WINDOWS 2000环境下NDTS驭动程序的编写方法（4）编写基于上述某一机制的局域网截包的实现程序；（5）在模拟实现环境下调试并运行自己编写的协议实现程序；（6）如出现异常情况，在实验报告中记录并分析可能的原因五、实验四：数据链路层协议的设计与实现（选做实验）5. 1实验目的计算机网络的数据链
15、路层协议保证通信双方在有差错的通信线路上进行无差错的数据传输，是 计算机网络各层协议中通信控制功能最典型的一种协议。本实验实现个数据链路层协议的数据传送部分，H的在于使学生更好地理解数据链路层协议 中的“滑动窗II”技术的基木工作原理，掌握计算机网络协议的基本实现技术。5.2实验内容在一个数据链路层的模拟实现环境中，用C语言实现下面两个数据链路层协议。（1）退I叫到N重发”的滑动窗口协议（参考文献1第四章的协议5）；（2）“选择重发”的滑动滑动窗口协议（参考文献1第四章的协议6）；5. 3模拟实现环境数据链路层协议位于物理层之上，网络层之下。它使用物理层提供的服务，并且向网络层的分 组数据传输提供可靠的服务。由于构造实际的工作环境需要系统提供支持，难度较大。因此，实现一个数据链路层协议必须 要有一个模拟实现环境。在本实验中，我们仍然采用基于SOCKET的模拟通信环境。这个模拟系统由以下几部
