本書按照計算機網(wǎng)絡中TCP/IP協(xié)議的層次,給出了多個每一層的實踐題目,幫助學生理解相關理論課程內(nèi)容。*后,通過四個綜合設計“校園網(wǎng)的搭建”“A life of web page”“郵件服務的搭建”以及“網(wǎng)絡爬蟲”,分別將組網(wǎng)、協(xié)議、網(wǎng)絡編程的相關知識進行綜合運用,掌握利用理論知識解決網(wǎng)絡相關實際問題的能力。本書適合作為高校計算機及相關專業(yè)網(wǎng)絡課程的實踐教材,也適合工程技術人員參考。
目標
計算機網(wǎng)絡所帶來的資源共享和信息傳遞,已滲透到人們的生活、學習和工作中,而網(wǎng)絡技術的發(fā)展與應用,也不斷對各行各業(yè)產(chǎn)生巨大影響。計算機網(wǎng)絡的重要性使其成為計算機相關專業(yè)的核心基礎課程和考研必考科目。
計算機網(wǎng)絡課程是一門實踐性很強的課程,實踐教學環(huán)節(jié)在該課程的教學過程中占有非常重要的地位。幾乎所有學校都配有不同學時的實踐教學環(huán)節(jié),也有不少學校設立了獨立的“計算機網(wǎng)絡課程設計”課程,來幫助學生真實感受并理解網(wǎng)絡的內(nèi)在工作原理,鍛煉學生的動手能力以及在實際工程和應用中解決問題的能力。
本書的編寫目標是在計算機網(wǎng)絡理論學習的基礎上,通過實踐加深學生對概念和原理的理解,尤其是對網(wǎng)絡核心內(nèi)容、協(xié)議和算法的理解與掌握,以及對計算機網(wǎng)絡核心內(nèi)容及經(jīng)典算法的理解,培養(yǎng)學生根據(jù)具體場景設計、部署、分析、管理、運維網(wǎng)絡的能力。編者團隊在多年計算機網(wǎng)絡實踐教學的基礎上,充分考慮教學對象的差異性和教學計劃的多樣性,提供可以選擇、組合的教學內(nèi)容,從而為計算機網(wǎng)絡實踐環(huán)節(jié)的教師提供系統(tǒng)化的、靈活的教學參考,同時也給學習該課程的學生提供一個自主學習的平臺。
本書特色
強調(diào)理論實踐的融合性
教材的每一部分都針對實驗所涉及的相關知識點進行說明,幫助學生構建理論與實踐的對應關系。同時,設計一系列問題,讓學生在回顧、思考、動手中完成對數(shù)據(jù)包的分析,掌握協(xié)議的工作原理。
強調(diào)教學安排的靈活性
教師可以根據(jù)教學對象對知識的掌握程度的差異性,結合本校教學計劃的具體要求,對教材提供的實驗進行選擇、組合,構成不同的教學模式。同時,教材提供了綜合設計,將組網(wǎng)、協(xié)議、網(wǎng)絡編程能力結合起來,師生可將這部分內(nèi)容與基本實驗進行靈活整合。
強調(diào)教學資源的完整性
教材提供了基本設備和工具的使用方法說明;對基礎實驗,設置了多個問題,并在書末提供了答案,引導學生在動手中思考和學習;對綜合設計,介紹了應用場景,為分組或團隊教學提供了可能性。同時該書配備的PPT也將作為電子資源提供給教師,讀者可從華章官網(wǎng)http://www.hzbook.com上搜索下載。
本書結構
本教材主要分為四篇:導讀篇、工具與環(huán)境篇、基礎實驗篇、綜合設計篇。內(nèi)容框架如下:
導讀篇(緒論)介紹了計算機網(wǎng)絡課程設計的目標、教材的特色以及教材的用法。
工具與環(huán)境篇(第1~4章)介紹了主要網(wǎng)絡設備的功能、基本配置方法,以及協(xié)議分析工具和模擬器。
基礎實驗篇(第5~8章)提供了分別對應TCP/IP協(xié)議棧不同層次的基礎實驗。
綜合設計篇(第9~12章)提供了多個網(wǎng)絡應用案例,便于學生從整體了解網(wǎng)絡的工作原理,以及網(wǎng)絡規(guī)劃、設計、實施的全部過程。
此外,本書還提供了部分實驗報告樣例,并以附錄形式提供了思考題的參考答案。
讀者對象
本書是為高等院校師生和計算機相關專業(yè)人員編寫的,不僅適用于計算機類相關專業(yè)計算機網(wǎng)絡實驗課程的教學,也適合計算機網(wǎng)絡愛好者參考、學習,從事計算機網(wǎng)絡運維的工程師亦可參考本書。
致謝
本書的寫作和出版得到了四川大學計算機學院(軟件學院)網(wǎng)絡課程組多名教師以及機械工業(yè)出版社編輯朱劼的大力支持,在此表示衷心的感謝。
在本書寫作過程中,四川大學視覺計算實驗室的學生做了富有成效的工作。此外,在本書編寫框架的設計階段,得到了趙瑜、唐彬彬、龔磊、謝昭陽等人的幫助;在實驗報告模板的寫作方面,授課班級的同學也提出了許多寶貴意見。在此向為本書出版提供幫助的所有人致以誠摯的謝意。
作者
2018年8月
前言
導讀篇
緒論
0.1 計算機網(wǎng)絡課程設計目標 2
0.2 教材編寫結構 2
0.3 教材使用建議 3
0.4 教材特色 5
0.5 課程設計報告 6
0.6 實驗小結參考實例 6
0.6.1 實例1 6
0.6.2 實例2 7
0.6.3 實例3 8
工具與環(huán)境篇
第1章 路由器 12
1.1 初識路由器 12
1.2 路由器的選擇 13
1.3 路由器的配置方式 14
第2章 交換機 17
2.1 初識交換機 17
2.2 交換機的選擇 19
2.3 交換機的配置途徑 19
第3章 Wireshark 21
3.1 Wireshark的抓包原理 21
3.2 Wireshark的使用方法 21
3.3 參考資源 28
第4章 Cisco Packet Tracer 29
4.1 Cisco Packet Tracer的使用方法 29
4.2 參考資源 35
基礎實驗篇
第5章 應用層實驗 38
5.1 Web服務器的搭建及HTTP協(xié)議分析 38
5.1.1 實驗背景 38
5.1.2 實驗目標與應用場景 38
5.1.3 實驗準備 39
5.1.4 實驗平臺與工具 39
5.1.5 實驗原理 39
5.1.6 實驗步驟 41
5.1.7 實驗總結 49
5.1.8 思考與進階 49
5.2 FTP服務器的搭建及FTP協(xié)議分析 50
5.2.1 實驗背景 50
5.2.2 實驗目標與應用場景 50
5.2.3 實驗準備 50
5.2.4 實驗平臺與工具 50
5.2.5 實驗原理 50
5.2.6 實驗步驟 51
5.2.7 實驗總結 56
5.2.8 思考與進階 56
5.3 DNS服務器的搭建及DNS協(xié)議分析 56
5.3.1 實驗背景 56
5.3.2 實驗目標與應用場景 57
5.3.3 實驗準備 57
5.3.4 實驗平臺與工具 57
5.3.5 實驗原理 57
5.3.6 實驗步驟 59
5.3.7 實驗總結 68
5.3.8 思考與進階 68
5.4 郵件服務的協(xié)議分析 68
5.4.1 實驗背景 68
5.4.2 實驗目標與應用場景 69
5.4.3 實驗準備 69
5.4.4 實驗平臺與工具 69
5.4.5 實驗原理 70
5.4.6 實驗步驟 71
5.4.7 實驗總結 74
5.4.8 思考與進階 74
5.5 基于TCP的Socket編程 74
5.5.1 實驗背景 74
5.5.2 實驗目標與應用場景 75
5.5.3 實驗準備 75
5.5.4 實驗平臺與工具 75
5.5.5 實驗原理 75
5.5.6 實驗步驟 76
5.5.7 實驗總結 79
5.5.8 思考與進階 79
5.6 基于UDP的Socket編程 79
5.6.1 實驗背景 79
5.6.2 實驗目標與應用場景 79
5.6.3 實驗準備 80
5.6.4 實驗平臺與工具 80
5.6.5 實驗原理 80
5.6.6 實驗步驟 81
5.6.7 實驗總結 83
5.6.8 思考與進階 84
第6章 傳輸層實驗 85
6.1 TCP的連接管理分析 85
6.1.1 實驗背景 85
6.1.2 實驗目標與應用場景 85
6.1.3 實驗準備 86
6.1.4 實驗平臺與工具 86
6.1.5 實驗原理 86
6.1.6 實驗步驟 87
6.1.7 實驗總結 88
6.1.8 思考與進階 88
6.2 UDP協(xié)議分析 88
6.2.1 實驗背景 88
6.2.2 實驗目標與應用場景 88
6.2.3 實驗準備 89
6.2.4 實驗平臺與工具 89
6.2.5 實驗原理 89
6.2.6 實驗步驟 89
6.2.7 實驗總結 90
6.2.8 思考與進階 90
第7章 網(wǎng)絡層實驗 91
7.1 DHCP的配置與協(xié)議分析 91
7.1.1 實驗背景 91
7.1.2 實驗目標與應用場景 91
7.1.3 實驗準備 92
7.1.4 實驗平臺與工具 92
7.1.5 實驗原理 92
7.1.6 實驗步驟 93
7.1.7 實驗總結 98
7.1.8 思考與進階 99
7.2 ICMP協(xié)議分析 99
7.2.1 實驗背景 99
7.2.2 實驗目標與應用場景 99
7.2.3 實驗準備 100
7.2.4 實驗平臺與工具 100
7.2.5 實驗原理 100
7.2.6 實驗步驟 101
7.2.7 實驗總結 103
7.2.8 思考與進階 103
7.3 路由器的配置 103
7.3.1 實驗背景 103
7.3.2 實驗目標與應用場景 103
7.3.3 實驗準備 104
7.3.4 實驗平臺與工具 104
7.3.5 實驗原理 104
7.3.6 實驗步驟 105
7.3.7 實驗總結 113
7.3.8 思考與進階 113
7.4 NAT地址轉換 113
7.4.1 實驗背景 113
7.4.2 實驗目標與應用場景 114
7.4.3 實驗準備 114
7.4.4 實驗平臺與工具 114
7.4.5 實驗原理 114
7.4.6 實驗步驟 115
7.4.7 實驗總結 119
7.4.8 思考與進階 119
7.5 RIP、OSPF路由協(xié)議分析 119
7.5.1 實驗背景 119
7.5.2 實驗目標與應用場景 120
7.5.3 實驗準備 120
7.5.4 實驗平臺與工具 120
7.5.5 實驗原理 120
7.5.6 實驗步驟 121
7.5.7 實驗總結 126
7.5.8 思考與進階 127
7.6 點對點IPSec VPN實驗 127
7.6.1 實驗背景 127
7.6.2 實驗目標與應用場景 127
7.6.3 實驗準備 127
7.6.4 實驗平臺與工具 128
7.6.5 實驗原理 128
7.6.6 實驗步驟 129
7.6.7 實驗總結 134
7.6.8 思考與進階 134
第8章 鏈路層實驗 135
8.1 雙絞線的制作 135
8.1.1 實驗背景 135
8.1.2 實驗目標與應用場景 135
8.1.3 實驗準備 136
8.1.4 實驗平臺與工具 136
8.1.5 實驗原理 136
8.1.6 實驗步驟 137
8.1.7 實驗總結 139
8.1.8 思考與進階 140
8.2 ARP協(xié)議分析 140
8.2.1 實驗背景 140
8.2.2 實驗目標與應用場景 140
8.2.3 實驗準備 140
8.2.4 實驗平臺與工具 141
8.2.5 實驗原理 141
8.2.6 實驗步驟 141
8.2.7 實驗總結 144
8.2.8 思考與進階 144
8.3 跨交換機劃分VLAN 144
8.3.1 實驗背景 144
8.3.2 實驗目標與應用場景 145
8.3.3 實驗準備 145
8.3.4 實驗平臺與工具 145
8.3.5 實驗原理 146
8.3.6 實驗步驟 147
8.3.7 實驗總結 156
8.3.8 思考與進階 156
綜合設計篇
第9章 綜合設計項目1:校園網(wǎng)的搭建 158
9.1 項目設計目標與準備 158
9.2 項目平臺與工具 158
9.3 總體設計要求 158
9.4 設計步驟 159
9.5 總結 166
第10章 綜合設計項目2:A Life of Web Page 167
10.1 項目設計目標與準備 167
10.2 項目平臺與工具 167
10.3 項目設計的基本原理 167
10.4 設計步驟 169
10.5 總結 171
第11章 綜合設計項目3:基于SMTP和POP3的郵件服務器的搭建 172
11.1 項目設計的目標與準備 172
11.2 項目平臺與工具 172
11.3 項目設計的基本原理 173
11.4 設計步驟 174
11.5 總結 180
第12章 綜合設計項目4:網(wǎng)絡爬蟲的設計和實現(xiàn) 181
12.1 項目設計目標與準備 181
12.2 項目平臺與工具 181
12.3 項目設計的基本原理 181
12.4 設計步驟 184
12.5 總結 187
參考文獻 188
互聯(lián)網(wǎng)資源 189
附錄 參考答案 190