实验目的

1. 学会使用常用ipconfig, ping, nslookup, netstat，tracert和arp 等常用网络命令。检测网络连通、了解网络的配置状态，跟踪路由等相关网络问题。
2. 了解各层地址信息，进一步深入理解TCP/IP网络体系结构

实验环境

1. 运行windows 7或windows7以上的PC一台。
2. 每台PC机具有一块网卡，通过双绞线与局域网相连。
3. 局域网能连接Internet。

实验步骤

1. 在命令提示符窗口输入ipconfig/all命令查看网络接口的相关配置。
2. 在命令提示符窗口输入ping命令，查看网络连接情况。
3. 输入nslookup命令，查看DNS解析。
4. 输入netstat命令，查看TCP连接情况。
5. 输入tracert命令，查看路由跟踪情况。
6. 输入arp命令，查看局域网路地址映射情况。

实验分析

1.在Windows命令行下运行ipconfig/all 命令查看本机所有接口的TCP/IP协议配置，并将以太网适配器（无线局域网适配器WLAN）的相关信息填写在下表

IPv4地址	10.100.237.62
子网掩码	255.255.0.0
默认网关	10.100.0.1
IPv6 地址	240c:cf81:0:5049:fbec:aa6e:133c:19d
物理地址	E0-0A-F6-87-A6-E7
DNS服务器地址	2001:250:2800:100::100:100 2001:250:2800::14:47 10.10.100.100 10.10.100.101
DHCP是否已经启用	是

根据所填内容回答问题

（1）比较IPV4、IPv6和物理地址的格式有什么不同（从长度，进制，分隔符和作用来区分）？

IPv4：

长度：32位（4Byte）

进制：以小数表示的二进制数

分隔符：中间以小数点作为分隔

作用：是Internet上用于标识和定位设备的IP地址格式，IPv4是较早的协议版本，由于可用数量有限（只有42亿个），因此除了使用NAT等技术外，我们将逐渐从IPv4转向IPv6。

IPv6：

  长度：128位（16Byte）

  进制：以十六进制表示的二进制数

  分隔符：每组以分号作为分隔

  作用：是Internet上用于标识和定位设备的IP地址格式，彻底解决IPv4地址不足的问题，能够快速连接到网络上，无需人工配置，实现了真正的即插即用。保证了网络层端到端通信的完整性和机密性。更加安全，标配加密选项，用户和服务器之间的通信很难被破解。大大降低网络延迟。

物理（MAC）地址：

  长度：48位（6Byte）

  进制：以十六进制表示（12个）

  分隔符：每组以冒号作为分隔

  作用：是由网络设备制造商生产时写在硬件内部的一个唯一的标识符

（2）什么是DHCP？你的计算机以太网接口(无线)的IPv4地址是手动获取还是自动获取？为什么？如果要想手动配置IPV4地址，该如何操作？

什么是DHCP：

DHCP即Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议。是RFC 1541定义的标准协议，该协议允许服务器向客户端动态分配IP地址和配置信息。

你的计算机以太网接口(无线)的IPv4地址是手动获取还是自动获取：

自动获取

为什么：

ipconfig状态中显示DHCP已启用

没有手动配置过IP地址、子网掩码、网关，因此一定为自动获取。自动获取的IPv4地址是路由器的DHCP服务端根据本机的DHCP请求分配的动态地址。

图中IPv4属性页面可以证明，在未手动配置IPv4地址的情况下，IP地址来源于路由器DHCP服务端分配的地址。（图中“自动获得IP地址”）

如果要想手动配置IPV4地址，该如何操作：

打开网卡的“Internet 协议版本4 (TCP/IPv4)”页面，

手动输入IP地址、子网掩码、默认网关、首选DNS服务器、备用DNS服务器设置，点击确定即可。（需要保证输入信息属实，符合当前网络环境）

打开网卡的“Internet 协议版本 6(TCP/IPv6)页面，也可以手动配置IPv6的地址：

（3）什么是DNS？为什么需要在主机配置DNS服务器地址？

什么是DNS：

DNS，即域名系统，Domain Name System，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UDP端口53。简单来说，DNS用于域名的解析，将用户输入的域名解析为IP地址。

为什么需要在主机配置DNS服务器地址：

在主机正确地配置DNS服务器，使得用户可以通过域名访问网页或服务器。DNS服务器负责将域名解析成IP地址供设备直接访问。用户可以不必记忆其IP地址，只需要通过其域名（别名）访问即可。

默认通过DHCP下发的DNS服务器地址一般为ISP（Internet服务提供商）的DNS服务器，当用户不满意于其解析速度（或其他原因），用户可以选择使用其他公共DNS服务器，如Google Public DNS、Cloudflare DNS等。这些公共DNS服务器通常具有较快的响应速度和更好的安全性。

（4）填写和你在同一个网络中邻居的IPv4地址，子网掩码，默认网关和DNS服务器的信息。你能发现什么？

IPv4地址	10.100.162.239
子网掩码	255.255.0.0
默认网关	fe80::9e52:f8ff:feec:1148%20 10.100.0.1
IPv6地址	240c:cf81:0:4e4b:c745:afec:f04b:c856
物理地址	70-A8-D3-4F-3B-2A
DNS服务器地址	2001:250:2800:100::100:100 2001:250:2800::14:47 10.10.100.100 10.10.100.101

你能发现什么：

通过子网掩码（255.255.0.0）可以得知，我和邻居同属10.100.XXX.XXX内网IP号段下，默认网关同为10.100.0.1，DNS地址同为1.0100.100.100和10.10.100.101。

2.在获取本机IP地址之后，运行ping命令，填写实验运行结果。

（1）ping 默认网关的IP地址，查看一下往返时延并截图。

（2）ping www.ietf.org -n 6 查看一下往返时延、查看www.ietf.org的地址并截图。

（3）断开网络和打开网络，ping 127.0.0.1 查看ping的结果有无变化。

打开网络：

断开网络：

（4）ping 127.x.x.x，是否有相同的结果。（x在0-255之内）

是否有相同的结果：

是（除了全0和全255之外）

一般故障。

请求超时。

3.利用路由跟踪命令tracert，跟踪路由

（1）跟踪到达www.ynu.edu.cn的路由信息。附截图

（IPv6）

（2）解释截图每一列所代表的含义

第1列描述路径的第n跳的数值，即沿着该路径的路由器序号；第2列位第一次往返的时延；第3列为第二次往返的时延；第4列为第三次往返的时延；第5列为路由器的名字及其输入端口的IP地址（IPv6）2001:250:2800::13:95。

（3）为什么能利用tracert跟踪路由信息，试查找资料说明原理。

通过向目标主机发送不同IP生存时间值的ICMP回应数据包,Tracert诊断程序确定到目标主机所经过的路由。在数据包传输中所经过的每个路由在转发数据报之前要将数据包上的TTL值减1。当数据包上的TTL值减为0时,路由器应该将“ICMP已超时”的消息发回源系统。

Tracert先发送TTL为1 的回应数据包,并在随后的每次发送过程中将TTL值递增1,直到目标响应或TTL值达到最大值,从而确定路由。通过检查中间路由发回的“ICMP已超时”的消息确定路由。某些路由不经询问直接丢弃TTL过期的数据包,这在Tracert实用程序中看不到。Tracert命令按顺序打印出返回“ICMP已超时”消息的路径中的近端路由器接口列表。如果使用“-d”选项,则Tracert实用程序不在每个IP地址上查询DNS。

4.netstat命令操作

（1）运行netstat命令查看本地活动连接情况,netstat -n，截图

（2）TCP是一个面向连接的协议，要保存相应的连接状态，根据实验结果写出至少两种TCP连接状态，查找相应资料，解释是对应的何种状态。

根据实验结果，可见图中TCP共有以下几种状态：

ESTABLISHED:

表示TCP连接已经成功建立；表示两台机器正在传输数据。

CLOSE_WAIT:

表示正在等待关闭。简单地来说，当你处于CLOSE_WAIT状态下，需要完成的事情是等待你去关闭连接。

TIME_WAIT:

表示收到了对方FIN报文，并发送出了ACK报文。TIME_WAIT状态下的TCP连接会等待。

FIN_WAIT_1:

表示等待对方的FIN报文。当SOCKET在ESTABLISHED状态时，它想主动关闭连接，向对方发送了FIN报文，此时该SOCKET进入到FIN_WAIT 1状态。

SYN_SENT:

这个状态与SYN_RCVD 状态相呼应，当客户端SOCKET执行connect()进行连接时，它首先发送SYN报文，然后随即进入到SYN_SENT 状态，并等待服务端的发送三次握手中的第2个报文。SYN_SENT 状态表示客户端已发送SYN报文。

（3）在TCP连接中，我们可以看到IP地址后面用：分隔的一串数字，请问这串数字是什么？有什么作用？

请问这串数字是什么：

冒号分隔的一串数字是端口号

有什么作用：

服务器端的每个应用程序对应一个端口号，通过端口号，客户端才能真正地访问到该服务器。

标识服务：通过IP地址和端口号的组合，可以区分计算机提供的不同服务，如Web服务(80/443)、FTP(20/21)、SMTP(25)等。

进程间的通信：进程之间的通信依赖于端口号。在传输层，端口号的作用类似于网络层中的IP地址和数据链路层的MAC地址。

安全性：防火墙可以过滤或记录特定端口的通信，以防止未经授权的访问。

（4）运行netstat -s,截图

5.arp命令

（1）运行arp -a命令，查找本机ARP缓存的动态映射记录，附上动态映射的记录。

（2）ping 本局域网上的一台主机A的IP，如能ping通，则找出此动态映射记录。

A主机的IP地址  192.168.160.163    

含有此映射的截图

6.用nslookup命令进行域名解析。

（1）执行nslookup www.ynu.edu.cn 8.8.8.8和执行nslookup www.ynu.edu.cn 202.203.208.33,附截图，并解释实验运行结果。

解释实验结果：

虽然通过两个DNS查询到的IP地址是相同的，但前者（Google DNS）属于非权威应答，后者属于权威应答。

区别在于，202.203.208.33是域名注册时指定的直接负责该域名（ynu.edu.cn）DNS解析的服务器，因此该DNS中保存的域名解析结果是最新的（最权威的）。而从8.8.8.8中返回的答案可能是DNS缓存的结果，或者是该DNS服务器查询的结果，因此是非权威的

（2）查找ynu.edu.cn的授权域名服务器（提示利用ns类型字段）

nameserver = pridns.ynu.edu.cn(IP地址：202.203.208.33)

nameserver = secdns.ynu.edu.cn(IP地址：202.203.208.34)

（3）nslookup查询解析qq邮件服务器的域名和对应的IP地址，附截图，并解释实验运行结果（提示利用mx类型字段）

qq.com共有三个邮件服务器，域名分别为mx1.qq.com mx2.qq.com mx3.qq.com，其中优先级最高的是mx3.qq.com（MX preference = 10）

通过Ping命令可以得知三个域名的IP地址（或通过nslookup -qt=A mx1.qq.com获取其IP）

分别为：

157.255.4.243

157.255.4.241

157.255.221.247

实验总结

1.在TCP/IP体系结构分为几层，每层有什么作用？为什么要分层？

5层。应用层、传输层、网络层、网络接口层（数据链路层）、物理层

作用：

数据链路层：

实现了网卡接口的网络驱动程序，以处理数据在物理媒介（如以太网、令牌环等）上的传输。

网络层：

实现数据包的选路和转发。

传输层：

为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。与网络层使用的逐跳通信方式不同，传输层只关心通信的起始端和目的端，而不在乎数据包的中转过程。

应用层：

负责处理应用程序的逻辑，比如文件传输，名称查询和网络管理等。

为什么要分层：

简化问题难度和复杂度。由于各层之间独立，我们可以分割大问题为小问题。

灵活性好。当其中一层的技术变化时，只要层间接口关系保持不变，其他层不受影响。

易于实现和维护。

促进标准化工作。分开后，每层功能可以相对简单地被描述。

2.通过实验我们可以发现在进行网络通信中会牵扯到很多地址，实验中都用到了哪些地址，思考这些地址分别对应TCP/IP协议栈哪一个层次。

IP地址	网络层
物理（MAC）地址	数据链路层
端口号	传输层