本计算机网络实验教程由验证性、Wireshark 和 Cisco Packet Tracer 实验等三个部分组成，可供信息学院各专业及校内其它专业使用。
建议
验证性实验和 Wireshark 实验建议全部掌握，Cisco Packet Tracer 实验可根据情况选择完成
特点
What you’ll need
本教程的实验在 Windows 平台下进行，但你也可在 Linux 或其它平台下进行这些实验。
Windows 平台需要安装的软件如下：
注意：以上软件都需要官网下载，推荐使用上面的链接下载安装。其中，CPT 建议免费注册，否则将以 Guest 身份下载和使用。Firefox 请下载国际版而不是国内版，原因你懂的。
本部分共有 8 个实验，实验 1～7 使用 Cmder 在命令行窗口完成，实验 8 使用浏览器完成。
ipconfig是微软操作系统的计算机上用来控制网络连接的一个命令行工具。它的主要用来显示当前网络连接的配置信息（/all参数）。
参考——
实作一
使用 ipconfig /all 查看自己计算机的网络配置，尽可能明白每行的意思，特别注意IP地址、子网掩码 Subnet Mask 、网关 Gateway。
实作二
使用 ipconfig /all 查看旁边计算机的网络配置，看看有什么异同。
异：
同：
问题？
你的计算机和旁边的计算机是否处于同一子网，为什么？
答：处于同一子网，将IP地址和子网掩码进行与操作，得到的结果都是一样的，就是同一子网。
PING（Packet Internet Groper），因特网包探索器，用于测试网络连接量的程序 。ping是工作在 TCP/IP 网络体系结构中应用层的一个服务命令， 主要是向特定的目的主机发送 ICMP（Internet Control Message Protocol 因特网报文控制协议）Echo 请求报文，测试目的站是否可达及了解其有关状态。
参考——
实作一
要测试到某计算机如 重庆交通大学 Web 服务器的连通性，可以使用 ping www.cqjtu.edu.cn 命令，也可直接使用 IP 地址。
请掌握使用该命令后屏幕显示的反馈回来信息的意思，如：TTL、时间等。
当我 ping 交大教务处时，请求超时，ping 百度可以，说明此时交大教务处 web 服务器关闭了，ping 百度的时候接受到了四个回复，都是 32 个字节长度的数据，与对方主机往返一次花费了 36ms ，一般情况下 TTL 都是设为 128，所以共经历了 128-54=74 个路由器。
实作二
使用 ping/? 命令了解该命令的各种选项并实际使用。
TroubleShooting——
假设你不能 ping 通某计算机或 IP，但你确定该计算机和你之间的网络是连通的，那么可能的原因是什么？该如何处理能保证 ping 通？
答：可能的原因是对方服务器关闭了，让对方开启即可。
秘籍——
当你的网络出现故障不能访问某计算机如14.215.177.39(百度的 IP 地址之一 ) 时，我们一般可采用由近及远的连通性测试来确定问题所在。现假设你的 IP 是192.168.1.89，你旁边计算机的 IP 是192.168.1.64，网关的 IP 是192.168.1.1，那么过程如下：
ping 127.0.0.1，测试自己计算机的状态，如果 OK，那么说明本机网络软件硬件工作正常，否则，问题在本机，检查本机 TCP/IP 配置即网卡状态等ping 192.168.1.64，测试到旁边计算机的连通性，如果OK，那么说明本子网内部工作正常，否则，问题在本机网络出口到交换机之间，检查本机网卡到交换机的连线等ping 192.168.1.1，测试到网关的连通性，如果 OK，那么说明本子网出口工作正常，否则，问题在网关，这是你无能为力的事情，报告给网管ping 14.215.177.39，测试到百度的连通性，如果 OK，那就 OK，否则，问题在网关以外，这也是你无能为力的事情，报告给网管或者李彦宏？
TroubleShooting——
假设在秘籍中进行的网络排查中，ping百度的 IP 即ping 14.215.177.39没问题，但ping百度的域名即ping www.baidu.com不行，那么可能的原因是什么？如何进行验证和解决？
另外，经常有同学问到的：“能上 QQ，但不能上网” 跟这个问题的原因是相似的。
答：可能的原因是 DNS 发生故障或设置错误而导致解析失败，因为域名是需要经过当地的 DNS 服务器解析成 IP ，再根据 IP 发送数据测试包。
验证和解决：1、咨询当地电信部门，是否当地 DNS 服务器故障；2、百度搜索当地 DNS 服务器地址，检查当前 DNS 服务器设置是否正确；3、可临时设置 DNS 服务器地址为 8.8.8.8，该服务器延迟会比较大。
课外浏览
ping这个程序曾经是有 bug 的，比如使对方缓冲区溢出导致死机，或死ping对方以达到耗费对方主机的系统和网络资源等，请查阅相关资料了解。
TRACERT(Trace Route 的组合缩写)，也称为路由追踪，该命令行程序可用于跟踪 Internet 协议 （IP） 数据包传送到目标地址时经过的路径。
参考——
实作一
要了解到某计算机如 www.baidu.com 中间经过了哪些节点（路由器）及其它状态，可使用 tracert www.baidu.com 命令，查看反馈的信息，了解节点的个数。
可通过网站 http://ip.cn 查看这些节点位于何处，是哪个公司的，大致清楚本机到百度服务器之间的路径。
实作二
ping.pe 这个网站可以探测从全球主要的 ISP 到某站点如 https://qige.io 的线路状态，当然也包括各线路到该主机的路由情况。请使用浏览器访问 http://ping.pe/qige.io 进行了解。
问题一？
tracert 能告诉我们路径上的节点以及大致的延迟等信息，那么它背后的原理是什么？本问题可结合第二部分的 Wireshark 实验进行验证。
答：原理是设置 TTL 为 1.2.3…n ，路由器会将死掉的包的信息返回给主机，从而实现显示路径各个结点。
问题二？
在以上两个实作中，如果你留意路径中的节点，你会发现无论是访问百度还是棋歌教学网，路径中的第一跳都是相同的，甚至你应该发现似乎前几个节点都是相同的，你的解释是什么？
答：主机的测试数据会送到网关，然后才能访问外网，有多个网关的情况下，就会出现前几个结点都是相同的。
问题三？
在追踪过程中，你可能会看到路径中某些节点显示为 * 号，这是发生了什么？
答：出现 * 号的路由是因为出于安全考虑或网络问题没有回应
秘籍——
如果你使用 Linux 系统，那么应该用过其下的 My Trace Route 即mtr命令。
该命令的速度比 Windows 平台下的tracert快多了。为此，有人也开发了 Windows下的 MTR 命令，你可以试一试。其次还可以试试 PingPlotter
另外，提供一个全球地图，可视化的显示追踪路径也值得你前往（因为使用了 Google 地图，需要科学上网）
ARP（Address Resolution Protocol）即地址解析协议，是用于根据给定网络层地址即 IP 地址，查找并得到其对应的数据链路层地址即 MAC地址的协议。 ARP 协议定义在 1982 年的 RFC 826。
参考——
实作一
运行 arp -a 命令查看当前的 arp 缓存， 请留意缓存了些什么。
然后 ping 一下你旁边的计算机 IP（注意，需保证该计算机的 IP 没有出现在 arp 缓存中，或者使用 arp -d * 先删除全部缓存），再次查看缓存，你会发现一些改变，请作出解释。
说明：如果同一局域网下 ping 不通就是因为防火墙的原因，暂时关闭防火墙就可以了。
再次使用命令 arp -a ，可以发现多了一个地址，且是动态的，这是由于同一局域网下，如果出现新的主机，本机的接口会将新主机的 IP 和物理地址记录在列表中，从而方便下次的访问。
实作二
请使用 arp /? 命令了解该命令的各种选项。
实作三
一般而言，arp 缓存里常常会有网关的缓存，并且是动态类型的。
假设当前网关的 IP 地址是 192.168.0.1，MAC 地址是 5c-d9-98-f1-89-64，请使用 arp -s 192.168.0.1 5c-d9-98-f1-89-64 命令设置其为静态类型的。
TroubleShooting——
你可能会在实作三的操作中得到 “ARP 项添加失败: 请求的操作需要提升” 这样的信息，表示命令没能执行成功，你该如何解决？
——如何解决？
问题？
在实作三中，为何缓存中常常有网关的信息？
答：因为在对外传输数据的时候，会将经过的网关信息存储在缓存中，方便下次使用。
我们将网关或其它计算机的 arp 信息设置为静态有什么优缺点？
优点：利于管理，同时将 IP-MAC 绑定可以有效的防治 ARP 欺骗，并且可以免除用户进行身份认证的繁琐操作；
缺点：不利于维护 arp 列表，维护起来麻烦，倘若有人冒充其中一个 IP ，对用户的安全会造成极大的隐患。
课外浏览——
ARP 协议在制定之初是没有考虑安全性的，导致现在广泛提及的"网络扫描"、“内网渗透”、“中间人拦截”、“局域网流控”、"流量欺骗"等等其实都跟 ARP 欺骗有关。
那么什么是 ARP 欺骗，发生ARP 欺骗后会有什么后果，我们该如何进行防范？这里给出维基百科，其它的请查阅相关资料了解。
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）即动态主机配置协议，是一个用于 IP 网络的网络协议，位于 OSI 模型的应用层，使用 UDP 协议工作，主要有两个用途：
1、用于内部网或网络服务供应商自动分配 IP 地址给用户
2、用于内部网管理员对所有电脑作中央管理
简单的说，DHCP 可以让计算机自动获取/释放网络配置。
参考——
实作一
一般地，我们自动获取的网络配置信息包括：IP 地址、子网掩码、网关 IP 以及 DNS 服务器 IP 等。使用 ipconfig/release 命令释放自动获取的网络配置，并用 ipconfig/renew 命令重新获取，了解 DHCP 工作过程和原理。
TroubleShooting——
如果你没能成功的释放，请思考有哪些可能的原因并着手进行解决？
答：可能是软件问题：没有开启DHCP客户端服务；解决方法：在 “ 运行 ” 中输入 “ sc config DHCP start= AUTO ” 重启后就OK 了。
问题——
在Windows系统下，如果由于某种原因计算机不能获取 DHCP 服务器的配置数据，那么Windows将会根据某种算法自动配置为 169.254.x.x 这样的 IP 地址。显然，这样的 IP 以及相关的配置信息是不能让我们真正接入 Internet 的，为什么？既然不能接入 Internet，那么Winodws系统采用这样的方案有什么意义？
答：这样的地址是为了告诉主机，IP 地址池里面没有多余的 IP ，或者 DHCP 中继代理失效。采用这种方案的意义是为了让不能够正常或许 IP 的主机之间进行通信，一种紧急处理的方案。
秘籍——
在我校不少地方如教室，计算机都采用了 DHCP 来获得网络配置。假如某天因 DHCP 服务器问题从而不能获得网络配置，那么我们可以查看隔壁教室计算机的配置信息来手动进行网络配置，从而使该计算机能够接入 Internet。
经常的，在一个固定地方的网络配置我都喜欢采用 静态/手动配置，而不是动态 DHCP 来进行。你能想到是什么原因吗？
答：我觉得是：当一个地方 IP 有限且主机比较多的情况下，设置静态配置，避免被新接入的主机抢了 IP ，导致自己无法获取 IP。
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DHCP也是一个没有考虑安全性的并且使用广泛的一个协议。比如，因为 DHCP 维护的地址池是有限的，那么我可以不停的发出 DHCP 请求，从而导致 DHCP 地址耗尽。然后我自己再运行一个 DHCP 服务器来提供虚假的网络信息，特别是伪造的网关和 DNS 信息。请查阅相关资料了解。
无论是使用 TCP 还是 UDP，任何一个网络服务都与特定的端口（Port Number）关联在一起。因此，每个端口都对应于某个通信协议/服务。
netstat（Network Statistics）是在内核中访问网络连接状态及其相关信息的命令行程序，可以显示路由表、实际的网络连接和网络接口设备的状态信息，以及与 IP、TCP、UDP 和 ICMP 协议相关的统计数据，一般用于检验本机各端口的网络服务运行状况。
参考——
- https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E9%80%9A%E8%A8%8A%E5%9F%A0
- https://zh.wikipedia.org/wiki/TCP/UDP%E7%AB%AF%E5%8F%A3%E5%88%97%E8%A1%A8
- https://cnbin.github.io/blog/2015/08/22/wang-luo-chang-yong-duan-kou-hao-da-quan/
- https://www.jianshu.com/p/b866f3f6e46e
- https://blog.csdn.net/weixin_39800144/article/details/80929947
实作一
Windows 系统将一些常用的端口与服务记录在 C:\Windows\System32\drivers\etc\services 文件中，请查看该文件了解常用的端口号分配。
实作二
使用 netstat -an 命令，查看计算机当前的网络连接状况。更多的 netstat 命令选项，可参考上面链接 4 和 5 。
秘籍——
打开的计算机端口，就是向 Internet 打开的一个通道。通过netstat命令，我们可以了解当前计算机哪些端口是打开的，从而找出一些恶意后台程序，分析其所作所为，并且可以进一步将相关端口关闭，降低安全风险。
DNS（Domain Name System）即域名系统，是互联网的一项服务。它作为将域名和 IP 地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网。DNS 使用 TCP 和 UDP 的 53 号端口。
参考——
实作一
Windows 系统将一些固定的/静态的 DNS 信息记录在 C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts 文件中，如我们常用的 localhost 就对应 127.0.0.1 。请查看该文件看看有什么记录在该文件中。
实作二
解析过的 DNS 记录将会被缓存，以利于加快解析速度。请使用 ipconfig /displaydns 命令查看。我们也可以使用 ipconfig /flushdns 命令来清除所有的 DNS 缓存。
实作三
使用 nslookup qige.io 命令，将使用默认的 DNS 服务器查询该域名。当然你也可以指定使用 CloudFlare（1.1.1.1）或 Google（8.8.8.8） 的全球 DNS 服务器来解析，如：nslookup qige.io 8.8.8.8，当然，由于你懂的原因，这不一定会得到正确的答案。
秘籍——
当我们使用浏览器上网时，或多或少的会看到一些广告。某些网站的广告是非常没有节操的，所以我们一般可以通过安装浏览器插件如 AdGuard、AdBlocker 等来拦截和过滤。
这种方法简单方便有效，不过有一定安全或隐私问题，因为该插件实时知道你访问的 URL。
假设不使用这种第三方的插件，希望自己完全控制，那么就请考虑在我们前面提到的hosts文件中添加 DNS 记录。有自愿者时时在维护全球正确的 DNS 记录文件 hosts-1 hosts-2
TroubleShooting——
上面秘籍中我们提到了使用插件或自己修改hosts文件来屏蔽广告，思考一下这种方式为何能过滤广告？如果某些广告拦截失效，那么是什么原因？你应该怎样进行分析从而能够成功屏蔽它？
答：通过将127.0.0.1 广告链接设置为广告推送链接，从而广告链接就不放访问到本机，而是它自己的服务器；广告拦截失效是因为有个跨服务器访问问题；可以使用 adsafe——广告管家 解决这个跨服务器访问的问题。
课外浏览
我们常说的 DNS 欺骗、DNS 劫持、DNS 毒化等都与 DNS 的安全性相关。请查阅相关资料了解其发生原因以及如何进行防范。
另外考虑去一些大的 Internet 服务公司购买一个属于自己的域名，构建自己的 Internet 空间。
cache 即缓存，是 IT 领域一个重要的技术。我们此处提到的 cache 主要是浏览器缓存。
浏览器缓存是根据 HTTP 报文的缓存标识进行的，是性能优化中简单高效的一种优化方式了。一个优秀的缓存策略可以缩短网页请求资源的距离，减少延迟，并且由于缓存文件可以重复利用，还可以减少带宽，降低网络负荷。
参考——
实作一
打开 Chrome 或 Firefox 浏览器，访问 https://qige.io ，接下来敲 F12 键 或 Ctrl + Shift + I 组合键打开开发者工具，选择 Network 面板后刷新页面，你会在开发者工具底部看到加载该页面花费的时间。请进一步查看哪些文件被 cache了，哪些没有。
加载页面花费了 482 ms；除了 qige.io 和 favicon.png 以外都被 cache 了。
实作二
接下来仍在 Network 面板，选择 Disable cache 选项框，表明当前不使用 cache，页面数据全部来自于 Internet，刷新页面，再次在开发者工具底部查看加载该页面花费的时间。你可比对与有 cache 时的加载速度差异。
加载页面花费了 9.02 s；可以看出来将一些相同的资源缓存下载，可以极大的加快页面的加载。
秘籍——
你的计算机可能还在使用 XX 管家，XX 卫士之类的垃圾软件，那么它可能就会在某些时候提示你计算机的垃圾文件有多少多少，请清理（其实是它本身应该被清理！）之类的弹窗。如果你查看一下它判断的所谓垃圾文件，你会发现大多都是浏览器的缓存，而你已经明白了这些缓存文件的作用。所以，清理吗？
课外浏览
刚才我们使用了浏览器的开发者工具，这个异常强大的工具也非常有助于我们学习计算机网络。请前往学习：
