计算机网络课程实验

实验一查看和设置计算机的TCP/IP协议

一、实验目的

1.使用Ping实用程序来测试计算机上的TCP/IP配置及测试本计算机与计算机的连接性能，确保可以在网络上通信；

2.使用Hostname实用程序来标识计算机的名称；

3.使用Ipconfig实用程序来验证计算机上的TCP/IP配置选项，包括MAC地址、IP地址、子网掩码和缺省网关等多项配置信息；

4.考察并配置操作系统为Windows的计算机的TCP/IP配置。

5.理解IP地址的含义，并掌握子网掩码的使用

二、实验设备及仪器

联网计算机一台

三、TCP/IP实用程序原理

TCP/IP协议组包括许多实用程序，它们允许用户访问网络上的信息。Microsoft的TCP/IP 协议组提供了基本的TCP/IP实用程序，允许运行windows2000的计算机访问网络上广泛的信息。Windows2000包括三种类型的基于TCP/IP的实用程序：诊断工具、连接工具和基于服务器的软件。诊断实用程序包括Arp，Hostname，Ipcogfig，Ping，Tracfert等。

1. 诊断实用程序：诊断实用程序允许用户检测和解决网络中的问题。一些通用的诊断实用程序包括：

Arp：该实用程序显示和修改地址解析协议（ARP）缓存。

Hostname：该实用程序显示计算机的名称。

Ipconfig：该实用程序显示和更新当前TCP/IP配置，包括IP地址。

Ping：该实用程序验证配置、测试两台计算机之间的IP连接。Ping从源计算机上发送ICMP 请求，目的计算机用一个ICMP回答作为回应。

Tracert：该实用程序跟踪数据包到达目的地的路径。

Netstat：用于显示与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连接情况。

2. 通用实用程序示例：Hostname、Ipconfig和Ping是三个通用的TCP/IP实用程序。因为经常使用它们，因此应掌握它们的使用。

Hostname 命令

使用该实用程序的语法为hostname。要访问该实用程序，在命令提示符下键入hostname，系统将显示出你的计算机的名称。

IPConfig命令

IPConfig实用程序和它的等价图形用户界面----Windows 95/98中的WinIPCfg可用于显示当前的TCP/IP配置的设置值。这些信息一般用来检验人工配置的TCP/IP设置是否正确。但是，如果计算机和所在的局域网使用了动态主机配置协议（DHCP），这个程序所显示的信息也许更加实用。这时，IPConfig可以了解自己的计算机是否成功的租用到一个IP地址，如果租用到则可以了解它目前分配到的是什么地址。了解计算机当前的IP地址、子网掩码和缺省网关实际上是进行测试和故障分析的必要项目。

1. IPConfig最常用的选项

·ipconfig

当使用IPConfig时不带任何参数选项，那么它为每个已经配置了的接口显示IP地址、子网掩码和缺省网关值。

·ipconfig /all

当使用all选项时，IPConfig能为DNS和WINS服务器显示它已配置且所要使用的附加信息（如IP地址等），并且显示内置于本地网卡中的物理地址（MAC）。如果IP地址是从DHCP服务器租用的，IPConfig将显示DHCP服务器的IP地址和租用地址预计失效的日期。

·ipconfig /release和ipconfig /renew

这是两个附加选项，只能在向DHCP服务器租用其IP地址的计算机上起作用。如果我们输入ipconfig /release，那么所有接口的租用IP地址便重新交付给DHCP服务器（归还IP 地址）。如果我们输入ipconfig /renew，那么本地计算机便设法与DHCP服务器取得联系，并租用一个IP地址。请注意，大多数情况下网卡将被重新赋予和以前所赋予的相同的IP地址。

提示：如果使用的是Windows 95/98，那么应该使用winipcfg而不是ipconfig，因为它是一个图形用户界面，而且所显示的信息与ipconfig相同，并且也提供发布和更新动态IP 地址的选项。

Ping命令

Ping是个使用频率极高的实用程序，用于确定本地主机是否能与另一台主机交换数据报。根据返回的信息就可以推断TCP/IP参数是否设置得正确以及运行是否正常。需要注意的是：成功地与另一台主机进行一次或两次数据报交换并不表示TCP/IP配置就是正确的，必须执行大量的本地主机与远程主机的数据报交换，才能确信TCP/IP的正确性。

简单的说，Ping就是一个测试程序，如果Ping运行正确，大体上就可以排除网络访问层、网卡、Modem的输入输出线路、电缆和路由器等存在的故障，从而减小了问题的范围。但由于可以自定义所发数据报的大小及无休止的高速发送，Ping也被某些别有用心的人作

为DDOS的工具，例如许多大型的网站就是被黑客利用数百台可以高速接入互联网的电脑连续发送大量Ping数据报而瘫痪的。

按照缺省设置，Windows上运行的Ping命令发送4个ICMP回送请求，每个32字节数据，如果一切正常，应能得到4个回送应答。Ping能够以毫秒为单位显示发送回送请求到返回回送应答之间的时间。如果应答时间短，表示数据报不必通过太多的路由器或网络连接速度比较快。Ping还能显示TTL值，可以通过TTL值推算一下数据包已经通过了多少个路由器：源地点TTL起始值（就是比返回TTL略大的一个2的乘方数）－返回时TTL值。例如，返回TTL值为119，那么可以推算数据报离开源地址的TTL起始值为128，而源地点到目标地点要通过9个路由器网段（128-119）；如果返回TTL值为246，TTL起始值就是256，源地点到目标地点要通过9个路由器网段。

1. 通过Ping检测网络故障的典型次序

正常情况下，当使用Ping命令来查找问题所在或检验网络运行情况时，需要使用许多Ping命令，如果所有都运行正确，我们就可以相信基本的连通性和配置参数没有问题；如果某些Ping命令出现运行故障，它也可以指明到何处去查找问题。下面就给出一个典型的检测次序及对应的可能故障：

·ping 127.0.0.1

这个Ping命令被送到本地计算机的IP软件，该命令永不退出该计算机。如果没有做到这一点，就表示TCP/IP的安装或运行存在某些最基本的问题。

·ping 本机IP

这个命令被送到本地计算机所配置的IP地址，本机始终都应该对该Ping命令作出应答，如果没有，则表示本地配置或安装存在问题。出现此问题时，局域网用户请断开网络电缆，然后重新发送该命令。如果网线断开后本命令正确，则表示另一台计算机可能配置了相同的IP地址。

·ping 局域网内其他IP

这个命令应该离开我们的计算机，经过网卡及网络电缆到达其他计算机，再返回。收到回送应答表明本地网络中的网卡和载体运行正确。但如果收到0个回送应答，那么表示子网掩码（进行子网分割时，将IP地址的网络部分与主机部分分开的代码）不正确或网卡配置错误或电缆系统有问题。

·ping 网关IP

这个命令如果应答正确，表示局域网中的网关路由器正在运行并能够作出应答。

·ping 远程IP

如果收到4个应答，表示成功的使用了缺省网关。对于拨号上网用户则表示能够成功的访问Internet（但不排除ISP的DNS会有问题）。

·ping localhost

localhost是个作系统的网络保留名，它是127.0.0.1的别名，每太计算机都应该能够将该名字转换成该地址。如果没有做到这一带内，则表示主机文件（/Windows/host）中存在问

题。

·ping https://www.360docs.net/doc/1612484826.html,（如https://www.360docs.net/doc/1612484826.html,）

对这个域名执行Ping https://www.360docs.net/doc/1612484826.html, 地址，通常是通过DNS 服务器。如果这里出现故障，则表示DNS服务器的IP地址配置不正确或DNS服务器有故障（对于拨号上网用户，某些ISP已经不需要设置DNS服务器了）。顺便说一句：也可以利用该命令实现域名对IP 地址的转换功能。

如果上面所列出的所有Ping命令都能正常运行，那么对自己的计算机进行本地和远程通信的功能基本上就可以放心了。但是，这些命令的成功并不表示所有的网络配置都没有问题，例如，某些子网掩码错误就可能无法用这些方法检测到。

2. Ping命令的常用参数选项

·ping /?

这个命令可以显示详细参数列表。

·ping IP -t

连续对IP地址执行Ping命令，直到被用户以Ctrl+C中断。

·ping IP -l 3000

指定Ping命令中的数据长度为3000字节，而不是缺省的32字节。

·ping IP -n

执行特定次数的Ping命令。

四、实验任务、实验步骤

1. 检测网卡工作状态

用鼠标右击桌面上的“我的电脑”图标，执行“属性”命令，打开“系统属性”对话框，选择“设备管理器”标签。如图所示：

选中“网络适配器”，单击对话框中“属性”按钮，则可根据设备状态来断定当前该设备的工作状态。如图所示：

如果“设备状态”栏中显示该设备工作不正常，则必须重新添加网卡驱动程序。

2. 设置服务器和工作站的IP地址、子网掩码、网关等网络信息。

依次选择“控制面板”→“网络与拨号连接”→“本地连接”。

右击“本地连接”点击“属性”打开属性对话框，如下图：选中“Internet 协议（TCP/IP）”，点击“属性”按钮。

“本地连接”属性对话框

在“Internet 协议（TCP/IP）属性”对话框中，如下右图：设置机器的IP地址、子网掩码、网关等网络信息.

“Internet 协议（TCP/IP）”属性对话框

3. 使用Ping实用程序来测试计算机上的TCP/IP配置

单击开始，然后将鼠标指针移到程序上，再移到附件上，然后单击命令提示符。

在命令提示窗口键入ping 127.0.0.1。

问题1：发送了多少数据包？接受了多少数据包？丢失了多少数据包？

问题2：TCP/IP工作正常吗？

4. 使用Hostname实用程序来获得计算机的名称

在命令提示窗口键入hostname。

在命令提示窗口键入ping计算机（其中计算机是在步骤4中获得的主机名称）。

问题3：你的计算机的主机名称是什么？

问题4：你的计算机的IP地址是什么？

5. 使用Ping实用程序测试本计算机与其它计算机的连接性能

在命令提示窗口键入ping其他计算机（其中其他计算机代表其他同学的计算机主机名称）。问题5：你所键入的“其他计算机”的主机名称是什么？

问题6：你如何知道你和此“其他计算机”可以通讯？

6. 考察计算机上的TCP/IP配置

最小化命令提示窗口。

单击开始，然后将鼠标指针移到设置上，再移到网络和拨号连接上，然后右击本地连接。单击属性。

单击Internet协议（TCP/IP）。

单击属性。

问题7：你能说出你的计算机是否分配了IP地址？是如何分配的？

问题8：配置IP地址的2种方法是什么？

7. 使用Ipconfig实用程序验证计算机上的TCP/IP配置选项

关闭所有打开的窗口。

重新打开命令提示窗口。

在命令提示窗口键入ipconfig。

问题9：能察看你的计算机的IP地址吗？如果能，是多少？

问题10：显示了什么额外的配置信息？

问题11：能用ipconfig人工设置IP地址吗？如果能，如何设置？

在命令提示窗口键入ipconfig/all。

问题12：与iconfig的结果相比较，ipconfig/all显示了什么额外的配置信息？

问题13：你的网卡的MAC地址（physical Address）是多少？

问题14：你的计算机拥有的是哪一类地址？你的网络ID是多少？

问题15：缺省网关（Default Gateway）与你的计算机拥有相同的网络ID吗？

8.

1）先将原来的IP地址、子网掩码、缺省网关等参数记录并保留起来，实验完成后恢复之。2）IP地址与网络掩码设置

●假设计算机A、B联在同一个交换机上，将A, B的IP地址和网络掩码设置为在同

一网络如192.168.25.0，在A和B上分别通过PING 检测到对方的连通情况；

●将A, B的IP地址和网络掩码设置为不在同一网络上（如192.168.25.0和

192.168.26.0），在A和B上分别通过PING 检测到对方的连通情况；

表1：不同网络/子网之间的连同性记录

3）IP地址冲突

●将在同一个局域网上，先将计算机A的IP设置为192.168.25.168，然后再将计算

机B的IP地址也设置为与A相同（即让B与A的IP地址发生冲突），观察并记

录A、B上的错误消息报告情况；

四、思考

请回答课后习题

1-10、试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x（bit），从源站到目的站共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b（bit/s）。在电路交换时电路的建立时间为s（s）。在分组交换时分组长度为p（bit），且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？

1-17、试计算以下两种情况的发送时延和传播时延：

（1）数据长度为107bit，数据发送速率为100kbit/s，传播距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。

（2）数据长度为103bit，数据发送速率为1Gbit/s，传输距离和信号在媒体上的传播速率同上。

实验二：数据链路层－检错与纠错

一、实验目的

1.同学通过《CRC检错》测试软件，验证纠错与检错功能和性能，掌握其工作原理；

2.编写CRC编码程序；

二、实验环境

1.Windws 9x/NT/2000/XP/2003

2.TCP/IP协议

编程工具

1.Visual C++ 6.0、Visual Basic 6.0、Turbo C/C++

2.C++ Builder、Java、C# 或其它

三、实验内容

运行CRC-8检错测试软件。（注意如果遇到软件过期无法正常运行的问题，请把系统时间改到2007年即可。）

图：运行《CRC-8检错》测试软件

1. 验证检错能力，能检几位错？

2. 找出检错失败的信息码，并进行分析；

3. 若数据＝“Hello!”，采用生成多项式107H，CRC校验码＝？

4. 若数据＝“Hello!”，采用生成多项式131H，CRC校验码＝？

5. 若接收端收到的信息＝4F6F1DH，采用生成多项式107H进行校验，结果如何？

6. 自定义生成多项式，实验其性能，如何选择生成多项式？

7. 查找相关资料，了解CRC编码的实现算法，并试编写CRC-8编码程序（选作）参考资料：

CRC编码：

CRC-8 编码计算－参考代码

//------------------------------------------------------------- void ByteCRC(unsigned int &CRC, unsigned char Ch)

{

unsigned int genPoly = 0x107;

CRC ^= Ch;

for(int i = 0; i<8; i++)

if(CRC & 0x80 )

CRC = (CRC << 1) ^ genPoly;

else

CRC <<= 1;

CRC &= 0xff;

}

//------------------------------------------------------------- unsigned int BlockCRC(unsigned char *Block, int BlockLen)

{

unsigned int CRC = 0;

for (int i=0; i < BlockLen; i++)

ByteCRC(CRC, Block[i]);

return CRC;

}

//------------------------------------------------------------- 四、思考

请回答课后习题

3-07、要发送的数据为1101011011，采用CRC的生成多项式为P（X）=X4+X+1。试求应添加在数据后面的余数。

数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？

若数据在传输过程中最后两个1变成了0，问接收端能否发现？

采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输？

实验三：以太网通信与以太网帧的封装

一、实验目的

1.通过PacketTracert网络模拟软件的使用，了解以交换机为中心的以太网组网方式。

2.利用 PacketTracert的仿真模式（Simulation Mode）了解以太网帧的封装与传输。

二、实验环境

1.Windws 9x/NT/2000/XP/2003

2.TCP/IP协议

3. PacketTracert软件

三、实验内容

（参考“CISCO路由器交换机简介及Packet+Tracer 1.学习使用PacketTracert网络模拟软件。

使用说明.doc”文件）

2.如下图3-1构建网络环境，了解以交换机为中心的以太网组网方式。其中PC1的ip地址为192.168.1.1/24, PC2的ip地址为192.168.1.2/24, PC3的ip地址为192.168.1.3/24。

图3-1

3.如图3-2所示利用 PacketTracert的仿真模式（Simulation Mode）了解以太网帧的封装

与传输。

图3-2

4.在交换机的CLI模式中，利用enable进入交换机的特权模式，利用show

mac-address-table命令查看交换机自学习到的“mac地址端口映射表”。

四、思考

请回答课后习题

3-20、假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s。设信号在网络上的传播速度为200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。

3-22、假定在使用CSMA/CD协议的10Mb/s以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞，执行退避算法时选择了随机数r=100。试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据？如果是100Mb/s的以太网呢？

3-24、假定站点A和B在同一个10Mb/s的以太网网段上。这两个站点之间的传播时延为225比特时间。现假定A开始发送一帧，并且在A发送结束之前B也发送一帧。如果A发送的是以太网所容许的最短帧，那么A在检测到和B发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕？换言之，如果A在发送完毕之前没有检测到碰撞，那么能否肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞？

3-25、在上题中的站点A和B在t=0时同时发送了数据帧。当t=225比特时间，A和B同时检测到发生了碰撞，并且在t=225+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。A和B在CSMA/CD 算法中选择不同的r值退避。假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1。试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧？A重传的数据帧在什么时间到达B？A重传的数据会不会和B 重传的数据再次发生碰撞？B会不会在预定的重传时间停止发送数据？

实验四：利用Wireshark分析HTTP、TCP、IP和以太网帧

一、实验目的

1.熟悉并掌握Wireshark的基本操作，了解网络协议实体间进行交互以及报文交换的情况。2．观察Mac幀、IP包、TCP、HTTP格式。

二、实验环境

1.Windws 9x/NT/2000/XP/2003

2.TCP/IP协议

3. Wireshark软件

三、实验内容

1.学习使用Wireshark网络协议分析软件。（参考“网络协议分析软件Wireshark简要说明.doc”文件）

2．利用Wireshark捕获局域网中ping命令的数据帧。回答以下问题：

1）此数据帧的线路上长度是多少字节？捕获了多少字节？二者在什么情况下数值是相同的？什么情况下二者的数值不同？

2）此数据帧中的目的MAC地址是多少？源MAC地址是多少？

3）如何判断此数据帧是以太网帧还是IEEE802.3数据帧？

4）此帧所携带传输的载荷数据属于什么协议？

5）此帧的校验和Checksum的数值是什么？它是怎么算出的？（循环冗余校验CRC的计算方法和用途参看教材第3章）

6）从捕获的数据中能否找到一个以太网的广播帧？广播帧的目的MAC地址是什么？ 3．从捕获的网络数据中分析IPv4数据包的结构，以及各字段信息。回答以下问题：1）你主机的IP地址是什么？

2）在IP数据包头中，上层协议（upper layer）字段的值是什么？

3）IP头有多少字节？

4）IP数据包的首部校验和的数值是什么？它是怎么算出的？（参看教材第4章）4）该IP数据包分片了吗？解释你是如何确定该P数据包是否进行了分片

4．启动Wireshark捕获计算机浏览器访问一个Web网站的数据，进行以下实验：

1）从中找出浏览器与DNS服务器之间进行域名查询与响应的UDP数据包。对照书本上的UDP数据报结构，与你捕获到的UDP包的结构进行比较，读出每个字段的数值，说明每个字段的含义。从数据报中找出所访问的Web服务器的IP地址。

2）出浏览器与Web服务器之间建立TCP连接的三次握手的数据包。对照书本上的例子分析TCP数据段的结构，分析三次握手的数据段交换过程，分析你自己的哪个端口与服务器的哪个建立了连接，此两个端口对应着哪个进程。

3）析客户机和服务器之间的TCP通信中，双方传输的数据段的seq号、ACK号、窗口大小。

5. 根据俘获HTTP协议窗口的内容，回答以下问题：

1）你的浏览器运行的是HTTP1.0，还是HTTP1.1？你所访问的服务器所运行HTTP协议的版本号是多少？

2）你的浏览器向服务器指出它能接收何种语言版本的对象？

3）你的计算机的IP地址是多少？WEB服务器的IP地址是多少？

4）从服务器向你的浏览器返回的状态代码是多少？

四、思考

第四章

4-09

1.子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？

2.一网络的子网掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少台主机？

3.一A类网络和一B类网络的子网号subnet-id分别为16bit的8bit，问这两个网络的子网

掩码有何不同？

4.一个B类地址的子网掩码是25

5.255.240.0。试问在其中每一个子网上的主机数最多是

多少？

5.一个A类地址的子网掩码为255.255.0.255。它是否为一个有效的子网掩码？

6.某个IP地址的十六进制表示是C22F1481，试将其转换为点分十进制的形式.这个地址

是哪一类IP地址?

7.C类网络使用子网掩码有无实际意义?为什么?

4-20 设某路由器建立了如下路由表

目的网络子网掩码下一跳路由器

128.96.39.0 255.255.255.128 接口0

128.96.39.128 255.255.255.128 接口1

128.96.40.0 255.255.255.128 R2

192.4.153.0 255.255.255.192 R3

*（默认）——R4

现共收到5个分组，其目的站IP地址分别为：

（1）128.96.39.10

（2）128.96.40.12

（3）128.96.40.151

（4）192.4.153.17

（5）192.4.153.90

试分别计算其下一跳。

4-21某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为129.250.0.0。该单位有4000台机器，平均分布在16个不同的地点。如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一地点分配一个子网号码，并计算出每个地点主机号码的最小值和最大值。

4-29一个自治系统有5个局域网，其连接图如图4-55所示。LAN2至LAN5上的主机数分别为：91，150，3和15。该项自治系统分配到的IP地址块为30.138.118/23。试给出每一个局域网的地址块（包括前缀）。

4-31以下地址中的哪一个和86.32/12匹配？请说明理由。

(1)86.33.224.123; (2)86.79.65.216; (3)86.58.119.74; (4)86.68.206.154

4-41假定网络中的路由器B的路由表有如下的项目（这三列分别表示“目的网络”、“距离”和“下一跳路由器”）

N17 A

N22 C

N68 F

N84 E

N94 F

现在B收到从C发来的路由信息（这两列分别表示“目的网络”和“距离”）：

N2 4

N38

N64

N8 3

N95

试求出路由器B更新后的路由表。

第五章

5-12一个应用程序用UDP，到了IP 层将数据报再划分为4 个数据报片发送出去。结果前两个数据报片丢失，后两个到达目的站。过了一段时间应用程序重传UDP 而IP 层仍然划分为4 个数据报片来传送。结果这次前两个到达目的站而后两个丢失。试问：在目的站

能否将这两次传输的4 个数据报片组装成为完整的数据报？假定目的站第一次收到的后两个数据报片仍然保存在目的站的缓存中。

5-18 假定在运输层使用停止等待协议，发送方在发送报文段M0后在设定的时间内未收到确认，于是重传M0，但M0又迟迟不能到达接收方。不久，发送方收到了迟到的对M0的确认，于是发送下一个报文段M1，不久，就收到了对M1的确认。接着，发送方发送新的报文段

M0，但这是新的M0在传输过程中丢失了。正巧，一开始就滞留在网络中的M0现在到达接收方。接收方无法分辨M0是旧的。于是收下M0，并发送确认。显然，接收方后来收到的

M0是重复的，协议失败了。画出过程。

5-24一个TCP连接下面使用256kbit/s的链路，其端到端时延为128ms。经测试，发现吞吐量只有120kbit/s。试问发送窗口是多少？

(1)试着画出拥塞串口与传输轮次的关系曲线。

(2)指明TCP工作在慢开始阶段的时间间隔。

(3)指明TCP工作在拥塞避免阶段的时间间隔。

(4)在第16轮次和第22轮次之后发送方是通过收到三个重复的确认还是通过超时检测

到丢失了报文？

(5)在第1轮次，第18轮次和24轮次发送时，门限ssthresh分别被设置为多大？

(6)在第几轮次发送出第70个报文段？

(7)假定在第26轮次之后收到了3个重复确认，因而检测出了报文段的丢失，那么拥塞

窗口cwnd和门限ssthresh应该设置为多大？

5-41用TCP传送512字节的数据，设窗口为100字节，而TCP报文段每次也是传送100字节的数据。再设发送端和接收端的起始序号分别选为100和200。试画出类似于图7-15的工作示意图，从连接建立阶段到连接释放都要画上。

第6章

6-46图6-33表示了各种应用协议在层次中的位置。

（1）简单讨论一下为什么有的应用层协议要使用TCP而有的却要使用UDP？

（2）为什么MIME画在SMTP之上？

（3）为什么路由选择协议RIP放在应用层？

实验5（选作）传输层─TCP/IP、UDP协议－Winsock编程

一、任务

1.了解TCP/IP、UDP协议

2.通过一个一个网络通信应用程序，了解基于TCP－面向连接的应用程序的运行机制和编

程方法；

3.参考例子：见实验五文件夹下的源码。

二、实验环境

1. Windws 9x/NT/2000/XP/2003

2. TCP/IP协议

三、编程工具

1. Visual C++ 6.0

四、实验步骤

基于TCP－面向连接的测试程序－最简单的TCP网络通信

1. 进入VC6.0开发环境，读懂项目程序Server（服务器）和Client（客

户机）程序；

2. 在单机上运行它们，验证其通信结果；

3. 在多机上运行它们，验证其通信结果；（Server只需运行在一台主

机上，Client可在其它主机上运行（要知道Server所在主机的IP地

址）。

附录：编程参考：

【说明】网络应用的基本模型是客户机/服务器模型，这是一个不对称的编程模型，通信的双方扮演不同的角色：客户机和服务器。

本程序较为简单，客户机接收用户在键盘上输入的文字内容，服务器将客户机发送来的文字内容直接返回给客户机。

一、数据结构

sockaddr_in：

sockaddr_in 类型的结构定义，sockaddr_in 是通用套接字结构 sockaddr 在

TCP/IP 协议下的结构重定义，为 TCP/IP 套接字地址结构。

Struct sockaddr_in｛

short int sin_family；//地址类型 AF_XXX，其中 AF_INET 为 TCP/IP 专用

unsigned short int sin_port；//端口号

struct in_addr sin_addr；//Internet地址

//端口号以及 Internet地址使用的是网络字节顺序，需要通过函数htons转换｝

struct_inaddr ｛

_u32 s_addr；//类型为unsignel long

｝

type struct fd_set{

u_int fd_count;

SOCKET fd_array[FD_SETSIZE];

} fd_set;

其中fd_count表示集合中套接口描述字的个数，fd_array是数组形式的描述字集合。

struct timeval{

long tv_sec; //秒

long tv_usec; //毫秒

}

二、基本函数

SOCKET socket(int af，int_type，int protocol)；

函数 socket 创建一个套接字描述符，如果失败返回 -1。af为地址类型，type 为套接字类型，本题中为 SOCK_STREAM；protocol 指定协议，本题中为 0。

int connect( SOCKET s,const struct sockaddr *servaddr, int addrlen)；

函数 connect 与服务器建立一个连接，成功返回 0，失败返回SOCKET_ERROR。servaddr 为远程服务器的套接字地址，包括服务器的 IP 地址和端口号；addrlen 为地址的长度。

int recv( SOCKET s，char FAR *buf，int len,int flags)；

int send(SOCKET s，const char FAR *buf，int len,int flags)；

函数 recv 和 send 从套接字读和写数据，成功返回数据量大小，否则返回SOCKET_ERROR。buf 指定数据缓冲区，len 指定接收或发送的数据量大小,flags设置为0。

int bind( SOCKET sockfd，struct sockaddr *myaddr，int addrlen )；函数 bind 将本地地址与套接字绑定在一起，成功返回 0，否则返回SOCKET_ERROR；myaddr 是本机地址；addrlen 为套接字地址结构的长度。

int listen( SOCKET sockfd，int backlog )；

函数 listen 将一个套接字转换为倾听套接字，成功返回 0，否则返回

SOCKET_ERROR；backlog 为请求队列的最大长度。

SOCKET accept( SOCKET sockfd，struct sockaddr *addr，int *addrlen )；

函数 accept 从倾听套接字的完成连接中接收一个连接，如果完成连接队列为空，那么这个进程睡眠，失败时返回INVALID_SOCKET，成功时返回新的套接字描述符。Sockfd 为倾听套接字，addr 为客户机的地址，addlen 为地址长度，在调用时用常量 NULL 代替 addr 与 addlen 表示无须取出客户机的地址信息

int select( int nfds, fd_set FAR* readfds,fd_set FAR* writefds, fd_set FAR* exceptfds,

const struct timeval FAR* timeout);

nfds：本参数忽略，仅起到兼容作用。

readfds：（可选）指针，指向一组等待可读性检查的套接口。

writefds：（可选）指针，指向一组等待可写性检查的套接口。

exceptfds：（可选）指针，指向一组等待错误检查的套接口。

timeout：select()最多等待时间，对阻塞操作则为NULL。

本函数用于确定一个或多个套接口的状态。对每一个套接口，调用者可查询它的可读性、可写性及错误状态信息。select()调用返回处于就绪状态并且已经包含在fd_set结构中的套接口描述字总数；如果超时则返回0；否则的话，返回SOCKET_ERROR错误。

三、迭代TCP服务器系统流程

迭代服务器的系统结构很简单，它无法处理多个、同时发生的客户端请求。如果有两个客户同时发送连接请求，那么其中一个必须等待直到另一个请求处理完毕。因此迭代服务器

架构通常只能用于一些简单的服务类型。

服务器端

迭代TCP服务器系统流程