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计算机网络实验2.03:TCP拥塞控制机制与多层任务解析
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更新于2024-07-01
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《计算机网络》第2.03版实验教材由庄元许鼎鼎编写,南京大学计算机科学与技术系于2017年2月发布。本书共包含七个实验,每个实验都围绕不同的网络技术主题,旨在帮助学生理解和掌握计算机网络的基础理论与实践操作。 1. 实验一:基本网络工具集使用与协议数据单元(PDU)观测 - 实验任务要求学生利用VMware搭建一个有5台虚拟机的随机网络拓扑,其中至少包含3个子网和2个路由器。学生需学会使用Wireshark来观测和分析PDU,如安装、设置网络通信,以及对ping和网页浏览的数据包进行抓包和字段解析。 2. 实验二至六分别涉及RAWSOCKET编程、子网划分、NAT配置、静态路由编程、动态路由协议(RIP、OSPF和BGP)以及VPND的设计、实现与分析。每个实验都有明确的目标,例如理解网络协议的工作原理,掌握网络设备配置,以及熟悉路由协议的实施。 3. 实验七聚焦于TCP协议的拥塞控制机制观察。学生需要通过实验观察TCP如何处理网络拥塞,理解滑动窗口算法和重传机制等关键概念。 每个实验结束后,学生都需要提交详细的实验报告,包括实验过程、遇到的问题、解决方案以及对所学知识的理解和应用。报告格式提供了一个模板,鼓励学生根据实际情况进行个性化描述和分析。 整个学习过程中,学生将提升网络设备的配置技能,掌握网络协议的底层工作原理,以及对网络流量管理和优化的理解。此外,通过实际操作,他们还能锻炼解决问题的能力和文档撰写能力,为后续的专业发展打下坚实的基础。
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协议框中显示所选分组的各层协议:物理层帧、以太网帧、IP 协议,Internet 控制报文
协议。原始框中则显示分组中包含的数据的每个字节。从中可以观察到原始数据,其中左边
显示的是十六进制的数据,右边则是 ASCII 码。在协议框中选中一个条目,在原始框中会
标记出对应的原始数据,反之在原始框中选中也一样。因此,我们可以利用 wireshark 轻松
的分析协议的各个字段的含义及属性。
下图为实验任务的参考拓扑:
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常见问题
问题 1:主机无法 Ping 通与其直接相连的虚拟路由器?
解答:a. 检查主机和虚拟路由器的网卡 Network Adapter 是否为同一类型的虚拟交换机
VMnet*(在虚拟机的设置中,网卡顺序和 ifconfig -a 看到的网卡顺序是相同的);
b. 检查主机网关是否为虚拟路由器对应的网卡 IP 地址;
c. 确认 IP 设置无误,注意请先置 IP 再置网关(在设置 IP 地址时,请确保设置 IP 的网
络适配器的正确性)。
问题 2:主机可以 ping 通网关,但是无法 ping 通主机所在局域网外的路由器或主机?
解答:a. 检查虚拟路由器是否允许转发,确保 ip_forward 为 1,即允许转发;
b. 检查虚拟路由器转发规则是否正确,确保转发端口(下一跳)和当前主机不在同一
个局域网内。
c. 当有一段很长的链路需要进行联通(ping)测试时,可以采取分段分析的策略,通过分
段分析可以准确定位
问题 3:为什么打开 572-573 或者 575-578 的时候,需要定位 571 或者 574 的虚拟机文件?
解答:在创建虚拟机的时候,为了节省计算机资源,572-573、575-578 均为链接复制,因此
在打开时需要定位主文件的位置。(有兴趣的同学可以自己创建多个虚拟机)
问题 4:为什么我设置了 IP 地址,过一会儿之后 IP 地址自动消失了?
解答:实验室的图形界面虚拟机默认开启了 DHCP 模式,会自动发现并分配 IP 地址,但是
局域网内并没有 DHCP 服务器,因此该服务启动时,会抵消掉原来设置好的 IP 地址。因此
在使用图形界面时,可以先用下述命令:
sudo service network-manager stop
关闭网络服务,再手动设置 IP 地址。
顺便一提,如果你觉得每次开机都要设置 IP 地址很麻烦,可以在/etc/network/interfaces
文件中写入你想设置的 IP 地址。( /etc/network/interfaces 的格式请自行查阅资料)
问题 5:在添加路由规则的时候出现了“no such process” ,该如何处理?
解答:1. 当出现该错误时,请输入 ifconfig -a 检测自己设置的 IP 地址是否还存在,如果不
存在,请参照问题 4。
针对下面两种情况,假设添加路由规则的命令为:ip route add 192.168.a.0/24 via 192.168.c,d
2. 原理上来说,路由规则如果能正确生效,192.168.c.d 必须是该路由器能够“通信”的 IP
地址。在我们实验中,可以理解为 192.168.c.d 和路由器的出端口 IP 地址在同一个子网下,
例如,路由器的出端口是 eth1,IP 地址为 192.168.3.1,那 via 后面的 IP 地址 192.168.c.d,
必须是 192.168.3.x 和 eth1 的 IP 地址在同一子网内。如果不在同一子网内,路由器无法正确
添加路由规则,因此会报“no such process”的错误。此情况输入正确的路由规则即可。
3. 假设还是上述路由器,如果添加路由规则时,在 via 后面先添加了自己出端口的 IP 地址,
ip route add 192.168.a.0/24 via 192.168.3.1,那么把这条路由规则删除,再添加相关的路由规
则时,比如 ip route add 192.168.a.0/24 via 192.168.3.2,也会报“no such process”的错误。如
果是这种情况,先利用命令 ifconfig eth1 down 使该网口失效,然后重新设置 IP 地址和路由
规则即可。
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问题 6:为什么 sudo echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 会报错?
解答:sudo 的作用是将命令以 root 权限执行,仅作用于后面跟的那一条命令。
> file 表示将标准输出重定向到 file文件内,这一步是由 shell来执行的,因此受制于当前 shell
的权限。
shell 将 sudo echo 1 的输出写入到/proc/sys/net/ipv4/ip_forward 时,由于没有对应的写入权限
(需要 root),因此会报错。
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实验二 RAW SOCKET 编程与以太网帧分析基础
实验任务
1. 编写自己的抓包程序。在本机分别运行 ping 程序和用浏览器浏览网页,使用该抓包程序
记录相应的数据包,截图并做简要分析。
2. 编写自己的 ping 程序。利用 Raw Socket 封装和发送以太网帧的功能,实现 ICMP 包
的发送和接收,并输出结果。分别运行你的 ping 和系统的 ping 程序,截图并作简单
比较。
提交材料:实验报告及程序源代码。
实验报告
由于本次实验着重程序的设计,试验报告中将不要求统一的配置性细节,大家可以
自行设置实验环境。
实验者需提交源代码以及实验报告。提交文件布局如下:
其中 source.c 为 C 的源文件,configuration.file 为相关配置文件。建议同学可以
在source.c 中的重要代码或者函数入口处添加注释,不做定性要求。
实验报告请提交pdf 文档,其中应包含如下表所示的内容,同学可以根据内容进
行修改。说明是为了更详细的解释各个项目,提交的实验报告中无需包含。
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