西南交通大学：网络编程技术实验报告——网络体系结构与TCP/IP协议分析

简介：
本课程实验报告来自西南交通大学，专注于探讨和实践网络体系结构及TCP/IP协议的核心原理与应用技巧。通过详细的理论讲解与实际操作相结合的方式，加深学生对计算机网络的理解，并培养解决复杂网络问题的能力。 实验报告的内容 在了解网络层次结构与TCP/IP协议基本概念的基础上，利用Wireshark工具抓包，并进行以下分析： 1. 因特网的网络体系结构及TCP/IP协议； 2. 报文封装方式； 3. 常用的TCP/IP协议及其层次结构、报文格式定义； 4. 典型网络应用（如上网浏览（HTTP）、文件传输（FTP）和电子邮件（SMTP/POP3）等）的实现原理及其实现流程。 设置过滤规则，捕获指定类型的网络报文，并进行分析。具体包括但不限于： 2.1 基于报文实例的以太帧分析：头、尾以及上层协议类型等； 2.2 基于报文实例的IP协议封装分析：源目的IP地址等； 2.3 基于报文实例的TCP协议封装分析：端口号、窗口和序号等； 2.4 基于报文实例的UDP协议封装分析：端口号等，建议断网运行课堂上的QQ模拟程序抓包； 2.5 分析HTTP或FTP的工作过程。对于前者包括头部信息及GET请求处理；后者则涵盖控制连接、认证和数据传输等。 ### 知识点总结 #### 一、网络体系结构与TCP/IP协议概述 - **网络体系结构**：指计算机网络中的层次模型及其各层间的通信规则和服务接口，确保高效有序的数据传输。 - **TCP/IP协议**：是一组实现互联网通信的协议族，包括应用层（如HTTP）、传输层（如TCP和UDP）及网络层等。 #### 二、报文封装方式 - 报文在传递过程中逐级添加头部信息的过程称为“洋葱皮”模型。每一层级都会在其原始数据基础上增加一层额外的信息以形成完整的数据单元。 #### 三、TCP/IP协议层次结构及报文格式 1. **应用层**：处理特定应用程序的细节，如HTTP用于传输网页。 2. **传输层**： - TCP提供可靠的面向连接服务； - UDP则提供快速但不可靠的服务。 3. **网络层**：IP负责数据包从源主机到目的主机的路由和寻址。 4. **链路层**：使用如以太网协议在相邻节点间传输数据。 #### 四、常见TCP/IP协议及其层次结构 1. HTTP（超文本传输协议）用于网页浏览； 2. FTP（文件传输协议）用于网络文件交换； 3. SMTP（简单邮件传输协议）与POP3（邮局协议第三版）分别负责发送和接收电子邮件。 4. TCP提供可靠的数据流服务，而UDP则快速但不可靠。 #### 五、典型网络应用实现原理 1. HTTP：浏览器向服务器发出请求，获取并显示HTML页面； 2. FTP：使用控制连接与数据传输连接进行文件操作； 3. SMTP和POP3：SMTP发送邮件；POP3接收邮件，并涉及身份验证等步骤。 #### 六、Wireshark捕获分析 - 分别对以太帧、IP协议报文封装及TCP/UDP协议的详细字段进行了深入解析。 - 通过HTTP请求与响应细节，可以详细了解状态码和消息头信息。 #### 七、实验心得与总结 本次实验使学生深入了解网络体系结构以及TCP/IP的基本原理，并且利用Wireshark工具对各种协议的数据包进行细致分析。这不仅加深了理论知识的理解，还提高了在网络设计和故障排查方面的能力。 #### 八、参考文献 - Wireshark官方文档； - TCP/IP详解（W. Richard Stevens著）； - 计算机网络（Andrew S. Tanenbaum著）。