《计算机网络实验教程(第2版)》共有十七个实验,内容分为网络基本原理、路由协议、网络新技术和网络综合应用四部分,包括实验入门、链路层、网络层、传输层、应用层、RIP、OSPF协议、BGP、组播、IPv6、MPLS、无线网络、无线传感器网络、网络管理、网络编程、复杂网络组建、综合组网实验。每个实验均设计了预习报告和实验报告,以方便实验教学使用。同时,与《计算机网络实验教程(第2版)》配套的计算机网络实验MOOC课程和在线网络实验平台已在北航学堂MOOC平台上线。 《计算机网络实验教程(第2版)》在实验设计中力图覆盖计算机网络基本原理的主要内容和知识点,突出通过实验使学生系统深入地分析和理解网络协议的原理和实现过程,并面向工程实践,通过实际操作网络设备和模拟真实网络设计,提高学生的工程实践能力。同时紧跟网络技术发展的前沿,设计了一些网络新技术相关的实验。 《计算机网络实验教程(第2版)》可作为计算机类专业本科生和研究生的网络实验课程教材,对从事计算机网络工作的工程技术人员也有参考价值。
计算机网络对人类生活、工作、学习和科学研究的方式产生着越来越重要的影响。计算机网络技术作为计算机学科最重要的研究领域和社会信息基础设施的支撑技术之一,在飞速发展的同时也存在大量急需解决的挑战性问题。因此,研究网络的基础理论,解决网络发展的关键技术,培养适应网络时代需要的高质量人才,是计算机类学科在新形势下的重要任务之一。而建设先进的网络实验体系和实验教材,对于培养网络时代高质量人才尤其重要。
本书是在北京航空航天大学(以下简称北航)计算机网络实验课程建设过程中逐步形成的。通过与H3C公司合作,建设了北航-H3C计算机网络实验室,并合作开发教材。《计算机网络实验教程(第一版)》自2005年4月正式出版以来,经过了十余届学生的使用,取得了良好的教学效果,受到了学生和同行们的广泛好评。
在十余年的教学实践中,针对网络实验教学中出现的问题,结合网络技术的发展,课程团队每年都不断地对教材进行改进和补充,经过十多年的积累,形成了《计算机网络实验教程》的第二版。
本书在第一版的基础上进行了较大的调整与修改,删去了第一版的实验十五(基于IXA架构的网络实验),新增了实验十三(无线网络实验)、实验十四(无线传感器网络实验)和实验十七(综合组网实验)3个实验;对实验二(数据链路层实验)、实验四(传输层实验)、实验七(OSPF协议实验)、实验九(网络管理实验)、实验十(组播实验)、实验十一(IPv6技术实验)和实验十五(网络编程实验)7个实验进行了重新编写;其他实验也都进行了调整与改进,充实了实验内容和实验类型。
本书作为计算机类专业本科生和研究生的网络实验课程教材,内容分为网络基本原理、路由协议、网络新技术和网络综合应用四部分。在内容的安排上采取由易到难、循序渐进的方式,先通过基础的原理实验以加深对网络原理和技术的理解,进而逐步涉及难度较大的设计型和研究型实验。
第一部分是网络基本原理实验,包括实验入门、链路层、网络层、传输层和应用层实验。第二部分是路由协议实验,主要包括RIP、OSPF协议、BGP实验。第三部分是网络新技术实验,包括组播、IPv6、MPLS、无线网络、无线传感器网络实验。第四部分是综合应用实验,包括网络管理、网络编程、复杂网络组建、综合组网实验。
本书是在参考国内外相关文献资料和H3C公司培训教材的基础上,结合北航自己的教学实践而编写的,有一定的特色。本书使用H3C公司网络设备设计和开发实验,将直接适用于拥有H3C网络设备的实验室,但对拥有其他公司产品的网络实验设计也有一定的参考作用。
本书实验一一实验七的内容涉及计算机网络的基本原理,可以根据具体情况选择使用。实验八~实验十四可作为计算机类专业研究生网络实验课程的主体内容,可以根据课时安排和实验环境选择其中一部分,对于实验十五~实验十七的综合实验部分,可以根据教学需求选择卜2个实验供本科生或研究生教学使用。当然,也可以选择本书的一部分内容作为非计算机类专业本科生或研究生教学使用。本书的每个实验均附有预习报告和实验报告,以方便实验教学使用。
另外,与本书配套的计算机网络实验MOOC课程和在线实验平台已上线,读者可以在北航学堂在线网站访问本课程,下载相关的教学视频、课件、实验报告、学习资料。并且可以访问计算机网络在线实验平台,远程预约实验设备,通过远程组网,配置交换机、路由器,分析截获报文等方式,体验突破时间空间的限制,随时随地进行网络实验的感觉。
本书由北航钱德沛教授和张力军副教授主编,统一规划和设计全书。全书共分为十七个实验,实验一、实验四、实验五、实验七、实验十、实验十二、实验十三、实验十四、实验十六由张力军老师编写,实验二由张力军和吕良双老师编写,实验三由吴秀娟老师编写,实验六和实验八由焦福菊老师编写,实验十一由吕良双老师编写,实验九、实验十五、实验十七由刘艳芳老师编写。另外,研究生连林江、王晓雷、臧海峰、崔雪菲、贺会龙、纪金堡、祝铭、刘锐、杨岱青、张毅、高山、石新凌、胡莉婷、徐海航、袁园园、乔俊龙、袁永鑫、孟振伟、孙青、付陈和李若巍等同学也参加了部分教材的编写工作。
本书很多实验内容参考了H3C公司培训中心的培训教材和有关资料,H3C公司的工程师朱冬光、刘凤敏、陈喆、李彦宾等在教材编写中给予了很大的支持与帮助。谨在此表示衷心的感谢。
作者水平有限,不妥和错误之处请读者批评指正,编者邮箱:ljzhang@buaa.edu.cn。
钱德沛,1952年8月生,北京航空航天大学教授,博士生导师,中德联合软件研究所所长。中国计算机学会监事长、中国计算机学会会员。1996年至2010年担任国家863计划计算机主题专家组和信息领域专家组专家,2002年至2011年担任863计划“高性能计算机及核心软件”、“高效能计算机及网格服务环境”等重大项目总体组组长。现任863计划“高效能计算机及应用服务环境”重大项目总体组(筹)成员、国家自然科学基金委信息学部咨询专家委员会成员、国家973计划信息领域咨询专家组成员、中国下一代互联网专家委员会成员。主要研究方向为高性能计算机体系结构、分布式系统、网络计算、多核/众核编程支持、层叠网、网络管理与性能测量等。
张力军,1971年3月生,博士,副教授。北京航空航天大学计算机学院教学实验中心副主任。1998年北京航空航天大学博士毕业后留校任教,主要研究方向:计算机网络技术,复杂网络理论及应用,计算机应用项目开发,主持和参加过多项国家自然科学基金和航空科学基金的研究工作。教学方面主要从事计算机网络实验课程的教学工作,先后获得过国家教学成果二等奖、北京市教学成果一等奖、二等奖各一项,北京市精品教材两项,北京航空航天大学教学成果一等奖三项,北京航空航天大学精品课程两门,发表教学和科研学术论文30余篇。
实验一 网络实验入门
1 实验内容
2 实验环境及设备简介
3 网线的制作
4 交换机和路由器的基本配置
5 报文分析软件介绍
6 简单局域网组建实验
7 基于地址转换的组网实验
预习报告
实验二 数据链路层实验
1 实验内容
2 以太网链路层帧格式分析
3 交换机的MAC地址表和端口聚合
4 VLAN的配置与分析
5 广域网数据链路层协议
6 设计型实验
预习报告
实验三 网络层实验
1 实验内容
2 ARP分析
3 ICMP分析
4 IP分析
5 网络层分片实验
6 VLAN间通信
7 设计型实验
预习报告
实验四 传输层实验
1 实验内容
2 TCP基本分析
3 TCP的拥塞控制
4 UDP分析
5 TCP编程实验
6 设计型实验
预习报告
实验五 应用层实验
1 实验内容
2 DNS协议分析
3 HTTP分析
4 电子邮件相关协议分析
5 FTP分析
6 DHCP分析
预习报告
实验六 RIP实验
1 实验内容
2 静态路由及默认路由配置
3 RIP配置及RIPvl报文结构分析
4 距离矢量算法分析
5 触发更新和水平分割
6 RIPv2报文结构分析
7 设计型实验
预习报告
实验七 OSPP协议实验
1实验内容
2 OSPP协议概述及基本配置
3 OSPP协议报文交互过程
4 OSPP协议的链路状态描述
5 区域划分及LSA的种类
6 OSPF协议路由的计算
7 设计型实验
预习报告
实验八 BGP实验
1 实验内容
2 BGP的基本分析
3 BGP状态转换分析
4 BGP的路由聚合
5 BGP的基本路由属性分析
6 BGP的路由策略
7 BGP的同步机制
8 设计型实验
预习报告
实验九 网络管理实验
1 实验内容
2 网管软件基本功能实验
3 SNMP基本原理验证与分析实验
4 网络拓扑发现实验
预习报告
实验十 组播实验
1 实验内容
2 IP组播基础实验
3 IGMP实验
4 PIM-DM协议实验
5 PIM-SM协议实验
预习报告
实验十一 IPv6技术实验
1 实验内容
2 IPv6基础实验
3 ICMPv6分析实验
4 IPv6组网实验
5 IPv6地址解析实验
6 OSPFv3协议分析实验
预习报告
实验十二 MPLS技术实验
1 实验内容
2 MPLS技术实验
3 MPLS VPN技术实验
预习报告
实验十三 无线网络实验
1 无线网络组网实验
2 802.11网络扫描和加入网络过程分析
3 802.1l网络数据传输过程分析
4 802.11协议控制帧分析
预习报告
实验十四 无线传感器网络实验
1 无线传感器网络简介
2 无线传感器网络基础演示实验
3 传感器节点OTAP实验
4 无线传感器网络路由协议实验
5 无线传感器网络综合设计实验
实验十五 网络编程实验
1 实验内容
2 简单数据流Socket网络程序的开发实验
3 多客户数据流Socket网络程序的开发实验
4 数据报Socket网络程序的开发实验
5 ICMP应用编程实验
6 TCO测试软件的实现
实验十六 复杂网络组建实验
1 实验内容
2 实验目的
3 实验原理
4 总体设计
5 实验环境
6 网络详细设计
7 网络测试
8 网络应用
预习报告
实验十七 综合组网实验
1 实验内容
2 实验目的
3 实验原理
4 总体设计
5 网络详细设计
6 实验环境与分组
7 实验步骤
预习报告
参考文献