本选题基于Cisco Packet Tracer网络仿真软件，并依据TCP/IP协议的分层模型进行实验设计。本书第一章介绍了Packet Tracer6.0使用指南，第二至六章给出了相关实验，依次为数据链路层实验、网络层实验、传输层实验、应用层实验及综合实验。其中，每部分实验包括背景知识、实验目的、实验配置说明、实验步骤，以及相关的思考题。

1998年本科毕业于福建师范大学，计算机科学专业；2004年赴南京邮电大学访问学习；2005获得福建师范大学应用数学硕士学位；2009年获得西安电子科技大学计算机系统结构博士学位；现任福建师范大学数计学院网络与信息安全教研室主任，硕导。

目 录

第1章 Packet Tracer 6.0使用指南1

1.1 Packet Tracer 6.0概述1

1.2 Packet Tracer 6.0操作界面1

1.2.1 菜单栏2

1.2.2 拓扑工作区4

1.2.3 设备列表区5

1.3 使用Packet Tracer 6.0搭建网络拓扑6 目 录

第1章 Packet Tracer 6.0使用指南1

1.1 Packet Tracer 6.0概述1

1.2 Packet Tracer 6.0操作界面1

1.2.1 菜单栏2

1.2.2 拓扑工作区4

1.2.3 设备列表区5

1.3 使用Packet Tracer 6.0搭建网络拓扑6

1.3.1 添加网络设备6

1.3.2 添加设备模块8

1.3.3 连接网络设备10

1.4 使用Packet Tracer 6.0配置网络12

1.4.1 网络设备的配置13

1.4.2 PC的配置15

1.5 使用Packet Tracer 6.0进行协议分析17

1.5.1 Packet Tracer 6.0 操作模式17

1.5.2 添加PDU20

1.5.3 查看协议数据包21

第2章 数据链路层实验24

2.1 实验一：PPP与PPPoE学习24

2.1.1 背景知识24

2.1.2 实验配置说明26

2.1.3 实验目的27

2.1.4 实验步骤27

2.1.5 思考题29

2.2 实验二：以太网帧的封装实验29

2.2.1 背景知识29

2.2.2 实验配置说明31

2.2.3 实验目的31

2.2.4 实验步骤32

2.2.5 思考题34

2.3 实验三：集线器与交换机的对比实验34

2.3.1 背景知识34

2.3.2 实验配置说明35

2.3.3 实验目的37

2.3.4 实验步骤37

2.3.5 思考题40

2.4 实验四：交换机工作原理41

2.4.1 背景知识41

2.4.2 实验配置说明42

2.4.3 实验目的43

2.4.4 实验步骤43

2.4.5 思考题46

2.5 实验五：生成树协议（STP）分析46

2.5.1 背景知识46

2.5.2 实验配置说明47

2.5.3 实验目的48

2.5.4 实验步骤48

2.5.5 思考题53

2.6 实验六：虚拟局域网（VLAN）工作原理53

2.6.1 背景知识53

2.6.2 实验配置说明54

2.6.3 实验目的55

2.6.4 实验步骤55

2.6.5 思考题60

第3章 网络层协议实验61

3.1 实验一：IP分析61

3.1.1 IP简介61

3.1.2 实验目的63

3.1.3 实验配置说明63

3.1.4 实验步骤64

3.1.5 思考题67

3.2 实验二：IP地址分配实验68

3.2.1 IP地址简介68

3.2.2 实验目的69

3.2.3 实验配置说明69

3.2.4 实验步骤70

3.2.5 思考题72

3.3 实验三：APR分析72

3.3.1 ARP简介72

3.3.2 实验目的73

3.3.3 实验配置说明73

3.3.4 实验步骤74

3.3.5 思考题75

3.4 实验四：ICMP分析76

3.4.1 ICMP简介76

3.4.2 实验目的77

3.4.3 实验配置说明77

3.4.4 实验步骤78

3.4.5 思考题79

3.5 实验五：路由协议分析80

3.5.1 路由协议简介80

3.5.2 实验目的81

3.5.3 实验配置说明81

3.5.4 实验步骤82

3.5.5 思考题84

3.6 实验六：VPN与NAT协议分析85

3.6.1 知识背景85

3.6.2 实验目的86

3.6.3 实验配置说明86

3.6.4 实验步骤87

3.6.5 思考题89

第4章 运输层协议90

4.1 实验一：运输层端口观察实验90

4.1.1 端口号简介90

4.1.2 实验目的92

4.1.3 实验配置说明92

4.1.4 实验步骤93

4.1.5 思考题96

4.2 实验二：UDP与TCP的对比分析96

4.2.1 UDP与TCP简介96

4.2.2 实验目的98

4.2.3 实验配置说明99

4.2.4 实验步骤99

4.2.5 思考题100

4.3 实验三：TCP的连接管理101

4.3.1 TCP连接管理简介101

4.3.2 实验目的103

4.3.3 实验配置说明103

4.3.4 实验步骤103

4.3.5 思考题105

第5章 应用层协议107

5.1 实验一：DNS解析实验107

5.1.1 DNS协议简介107

5.1.2 实验目的110

5.1.3 实验配置说明110

5.1.4 实验步骤113

5.1.5 思考题117

5.2 实验二：DHCP分析118

5.2.1 DHCP简介118

5.2.2 实验目的120

5.2.3 实验配置说明121

5.2.4 实验步骤123

5.2.5 思考题125

5.3 实验三：HTTP分析126

5.3.1 HTTP简介126

5.3.2 实验目的129

5.3.3 实验配置说明129

5.3.4 实验步骤130

5.3.5 思考题132

5.4 实验四：电子邮件协议分析132

5.4.1 电子邮件协议简介132

5.4.2 实验目的135

5.4.3 实验配置说明135

5.4.4 实验步骤137

5.4.5 思考题140

5.5 实验五：文件传输协议分析140

5.5.1 文件传输协议简介140

5.5.2 实验目的143

5.5.3 实验配置说明144

5.5.4 实验步骤145

5.5.5 思考题151

第6章 综合实验152

6.1 背景知识152

6.2 实验目的153

6.3 实验配置说明153

6.4 实验步骤156

6.5 思考题161

附录A 实验报告规范162

附录B 思考题参考答案164

前言
《计算机网络》是计算机相关专业的一门重要专业基础课程，也是信息技术从业人员必备的理论基础。以Internet为代表的计算机网络已经是一个非常庞大的信息系统，涉及到众多复杂的网络协议和算法，但这些协议大多被网络采用的分层设计方法屏蔽起来，比较抽象，不利于读者的理解和学习。所以，能观察和分析协议的实验是学习计算机网络必不可少的实践环节，本书编写的目的就在于此。
本书设计的所有实验均在Cisco Packet Tracer网络仿真系统上进行，该软件是由Cisco公司发布的一个免费的网络辅助学习工具，其最大的优点是能采用动画方式表现网络协议过程和数据封装，这对读者进一步理解网络的工作原理和体系结构有很大帮助。本书在实验内容上，以跟踪数据在网络中的传输过程、捕获和分析数据传输中产生的数据包为主；在实验设计上，紧扣计算机网络教学中的重点、难点，通过学生亲自动手操作实验或者教师演示实验，使复杂抽象的网络概念、网络协议的学习和教学变得形象生动，有助于学习者理解和掌握相关的概念和协议。
全书分为6章，第1章主要介绍Cisco Packet Tracer的操作界面，使用Cisco Packet Tracer搭建拓扑图、配置及测试网络的操作方法，以及如何使用Cisco Packet Tracer进行协议分析等。第2章至第5章围绕计算机网络教学中数据链路层、网络层、运输层以及应用层的主要知识点精心设计了20个实验，包括：数据链路层的PPP与PPPoE学习实验、以太网帧的封装实验、集线器与交换机的对比实验、交换机工作原理实验、生成树协议（STP）分析实验和虚拟局域网（VLAN）工作原理实验；网络层的IP分析实验、IP地址分配实验、APR分析实验、ICMP分析实验、路由协议分析实验和VPN与NAT协议分析实验；运输层的运输层端口观察实验、UDP与TCP的对比分析实验和TCP的连接管理实验；应用层的DNS解析实验、DHCP分析实验、HTTP分析实验、电子邮件协议分析实验和文件传输协议分析实验。第6章从整体出发，设计了涵盖计算机网络主要知识点的综合实验，其目的是让读者深入理解Internet的工作原理和各层协议间的协作关系。
本书章节结构上，各实验前先介绍了该实验涉及的背景知识和理论基础，所以本书既可作为计算机网络课程的配套实验用书，也可作为独立的实验教材使用。针对每个实验，作者都亲自动手完成并反复验证，并在书中给出了详细的实验操作步骤，确保实验内容的正确性以及实验的可操作性。在每个实验之后，还给出了相关思考题，以进一步加强读者对知识点的理解。
本书第1章、第2章由赖会霞编写，第3章、第6章由叶阿勇编写，第4章、第5章由张桢萍编写，叶阿勇负责全书内容的选材和统稿工作，许力教授负责全书的审稿。
此外，本书附有各实验的配套电子文档，读者可从华信教育资源网下载。另，本书所有实验用例文件均基于Packet Tracer 的最新版本6.0.1，请读者在进行实验时使用Packet Tracer 6.0.1或以上版本打开用例文件。
由于作者水平所限，书中难免存在不足和疏漏之处，恳请广大读者和同行批评指正。作者的联系电子邮箱：yay@fjnu.edu.cn。
作 者
2014年9月于福建师范大学长安山