计算机网络验证性实验

1.ipconfig

ipconfig 是微软操作系统的计算机上用来控制网络连接的一个命令行工具。它的主要用来显示当前网络连接的配置信息。
（1）实作1

使用 ipconfig/all 查看自己计算机的网络配置，尽可能明白每行的意思，特别注意 IP 地址、子网掩码 Subnet Mask、网关Gateway。

可以看到，本主机的IP地址是10.160.76.26；
子网掩码是255.254.0.0，与IP相余就得到该主机所在网络号；
默认网关是10.160.255.254，也就是该网络路由器出口。

（2）实作2

使用 ipconfig/all 查看旁边计算机的网络配置，看看有什么异同。

你的计算机和旁边的计算机是否处于同一子网，为什么？

旁边的计算机ip为192.168.43.189；子网掩码为255.255.255.0,；相与后明显看出网络号不相同，不处于同一子网

2.ping

• PING （Packet Internet Groper） 因特网包探索器，用于测试网络连接量的程序 。ping 是工作在 TCP/IP 网络体系结构中应用层的一个服务命令， 主要是向特定的目的主机发送 ICMP（Internet Control Message Protocol 因特网报文控制协议）Echo 请求报文，测试目的站是否可达及了解其有关状态。

（1）实作1

要测试到某计算机如 重庆交通大学 Web 服务器的连通性，可以使用 ping www.cqjtu.edu.cn 命令，也可直接使用 IP地址。

（2） 实作2
ping的各种用法

（3）问题1

Q:假设你不能 ping 通某计算机或 IP，但你确定该计算机和你之间的网络是连通的，那么可能的原因是什么？该如何处理能保证 ping 通？

A:当不能ping某ip时，我们一般可采用由近及远的连通性测试来确定问题所在。现假设你的 IP 是 192.168.1.89，你旁边计算机的 IP 是192.168.1.64，网关的 IP 是 192.168.1.1 ，那么过程如下：

• （1）ping 127.0.0.1
  测试自己计算机的状态，如果 OK，那么说明本机网络软件硬件工作正常，否则，问题在本机，检查本机 TCP/IP 配置即网卡状态等
• （2）ping 192.168.1.64
  测试到旁边计算机的连通性，如果OK，那么说明本子网内部工作正常，否则，问题在本机网络出口到交换机之间，检查本机网卡到交换机的连线等
• （3）ping 192.168.1.1
  测试到网关的连通性，如果 OK，那么说明本子网出口工作正常，否则，问题在网关，这是你无能为力的事情，报告给网管
• （4）ping 14.215.177.39
  测试到百度的连通性，如果 OK，那就 OK，否则，问题在网关以外，这也是你无能为力的事情

（4）问题2

Q:假设在秘籍中进行的网络排查中，ping 百度的 IP 即 ping 14.215.177.39 没问题，但 ping 百度的域名即
ping www.baidu.com 不行，那么可能的原因是什么？如何进行验证和解决？

A:能ping通ip，说明目标是存在的，并且是可以访问的；不能ping通域名，说明dns解析失败；因为你输入的域名首先要由你当地的dns服务器转换为对应的ip地址，然后根据ip地址发送icmp数据包测试；由于dns服务器故障或者设置错误，就会出现现在的问题。

3.tracert

TRACERT (Trace Route 的组合缩写)，也称为路由追踪，该命令行程序可用于跟踪 Internet 协议 （IP） 数据包传送到目标地址时经过的路径。
（1）实作1

要了解到某计算机如 www.baidu.com 中间经过了哪些节点（路由器）及其它状态，可使用 tracert www.baidu.com命令，查看反馈的信息，了解节点的个数。
可通过网站 http://ip.cn 查看这些节点位于何处，是哪个公司的，大致清楚本机到百度服务器之间的路径。

如上图，由本机到www.a.shifen.com [14.215.177.38]经过了12跳；
其中www.a.shifen.com是百度原来的域名,百度原来叫十分网,因为点击量每点一下赚10分钱,现在已作废了。
第一跳是10.60.255.254，也是我们的网关，内部网络

第二跳是交通大学校园网的网关，也是内部网络

第五跳是重庆电信的ip

最后一跳是百度的ip，

（2）实作2

ping.pe 这个网站可以探测从全球主要的 ISP 到某站点如 https://qige.io
的线路状态，当然也包括各线路到该主机的路由情况。请使用浏览器访问 http://ping.pe/qige.io 进行了解。

（3）问题1

Q:tracert 能告诉我们路径上的节点以及大致的延迟等信息，那么它背后的原理是什么？本问题可结合第二部分的 Wireshark实验进行验证。

A:通过向目标发送不bai同 IP 生存时间 (TTL) 值的“Internet 控制消息协议 (ICMP)”回应数据包，Tracert 诊断程序确定到目标所采取的路由。要求路径上的每个路由器在转发数据包之前至少将数据包上的 TTL 递减 1。数据包上的 TTL 减为 0 时，路由器应该将“ICMP 已超时”的消息发回源系统。

（4）问题2

Q:在以上两个实作中，如果你留意路径中的节点，你会发现无论是访问百度还是棋歌教学网，路径中的第一跳都是相同的，甚至你应该发现似乎前几个节点都是相同的，你的解释是什么？

A:主机的数据都会通过网关，然后才能访问外网，有多个网关的情况下，前几个节点都一样。

（5）问题3

Q:在追踪过程中，你可能会看到路径中某些节点显示为 * 号，这是发生了什么？

A:对方没有回应，或响应超时。

4.ARP

ARP（Address Resolution Protocol）即地址解析协议，是用于根据给定网络层地址即 IP 地址，查找并得到其对应的数据链路层地址即 MAC地址的协议。 ARP 协议定义在 1982 年的 RFC 826。
（1）实作1

运行 arp -a 命令查看当前的 arp 缓存， 请留意缓存了些什么。
然后 ping 一下你旁边的计算机 IP（注意，需保证该计算机的 IP 没有出现在 arp 缓存中，或者使用 arp -d * 先删除全部缓存），再次查看缓存，你会发现一些改变，请作出解释。

可以发现多了一个地址，且是动态的，本机的接口会将新主机的 IP 和物理地址记录在列表中，从而方便下次的访问。

（2）实作2

请使用 arp /? 命令了解该命令的各种选项。

（3）问题1

Q：你可能会在实作三的操作中得到 “ARP 项添加失败: 请求的操作需要提升” 这样的信息，表示命令没能执行成功，你该如何解决？

A:以管理员身份打开cmd

（4）问题2

Q:在实作三中，为何缓存中常常有网关的信息？我们将网关或其它计算机的 arp 信息设置为静态有什么优缺点？

A:因为缓存记录的就自己访问的IP和MAC地址。
静态ARP表项通过手工配置和维护，不会被老化，不会被动态ARP表项覆盖。配置静态ARP表项可以增加通信的安全性。
静态ARP表项可以限制和指定IP地址的设备通信时只使用指定的MAC地址，此时攻击报文无法修改此表项的IP地址和MAC地址的映射关系，从而保护了本设备和指定设备间的正常通信。

（5）ARP 欺骗

• ARP欺骗是一种恶意行为者通过局域网发送伪造的ARP（地址解析协议）消息的攻击类型。这会导致将攻击者的MAC地址与网络上的合法计算机或服务器的IP地址链接起来。一旦攻击者的MAC地址连接到可信的IP地址，攻击者将开始接收任何用于该IP地址的数据。ARP欺骗可以使恶意方拦截，修改甚至停止正在传输的数据。ARP欺骗攻击只能发生在使用地址解析协议的局域网上。
• ARP欺骗攻击的影响可能会对企业产生严重影响。在他们最基本的应用中，ARP欺骗攻击被用来窃取敏感信息。除此之外，ARP欺骗攻击通常用于促进其他攻击，例如：
  拒绝服务攻击：DoS攻击通常利用ARP欺骗将多个IP地址与单个目标的MAC地址相关联。因此，用于许多不同IP地址的流量将被重定向到目标的MAC地址，从而使目标流量过载。
  会话劫持：会话劫持攻击可以使用ARP欺骗来窃取会话ID，授予攻击者访问私有系统和数据的权限。

5.DHCP

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）即动态主机配置协议，是一个用于 IP 网络的网络协议，位于 OSI 模型的应用层，使用 UDP 协议工作，主要有两个用途：
用于内部网或网络服务供应商自动分配 IP 地址给用户
用于内部网管理员对所有电脑作中央管理
简单的说，DHCP 可以让计算机自动获取/释放网络配置。
（1）实作1

一般地，我们自动获取的网络配置信息包括：IP 地址、子网掩码、网关 IP 以及 DNS 服务器 IP 等。使用 ipconfig/release 命令释放自动获取的网络配置，并用 ipconfig/renew 命令重新获取，了解 DHCP 工作过程和原理。

• ipconfig/release
  
  

• ipconfig/renew
  
  

当我们使用ipconfig/release 命令时，会释放现有的IP地址，所以会出现网络断开的情况。
当我们使用ipconfig/renew命令时，会发现网络连接恢复了，说明renew命令会重新租借一个新的IP地址分配给我的电脑，且时间为1天
（2）问题2

在Windows系统下，如果由于某种原因计算机不能获取 DHCP 服务器的配置数据，那么Windows将会根据某种算法自动配置169.254.x.x 这样的 IP 地址。显然，这样的 IP 以及相关的配置信息是不能让我们真正接入 Internet 的，为什么？既然不能接入 Internet，那么Winodws系统采用这样的方案有什么意义？

169.254.×.×”实际上是自bai动私有IP地址。在Windows 2000以前的系统中，如果计算机无法获取IP地址，则自动配置成“IP地址：0.0.0.0”、“子网掩码：0.0.0.0”的形式，导致其不能与其它计算机进行通信。而对于Windows 2000以后的操作系统则在无法获取IP地址时自动配置成“IP地址:169.254.×.×”、“子网掩码：255.255.0.0”的形式，这样可以使所有获取不到IP地址的计算机之间能够通信。

（3）问题3

在我校不少地方如教室，计算机都采用了 DHCP 来获得网络配置。假如某天因 DHCP
服务器问题从而不能获得网络配置，那么我们可以查看隔壁教室计算机的配置信息来手动进行网络配置，从而使该计算机能够接入 Internet。
经常的，在一个固定地方的网络配置我都喜欢采用 静态/手动配置，而不是动态 DHCP 来进行。你能想到是什么原因吗？

静态ip（固定ip）是长期分配给一台计算机或网络设备使用的 ip 地址。分配过一次后就不需要重新分配，且稳定性更佳 ，安全性更好。
（4）

DHCP也是一个没有考虑安全性的并且使用广泛的一个协议。比如，因为 DHCP 维护的地址池是有限的，那么我可以不停的发出 DHCP
请求，从而导致 DHCP 地址耗尽。然后我自己再运行一个 DHCP 服务器来提供虚假的网络信息，特别是伪造的网关和 DNS 信息。

6.netstat

无论是使用 TCP 还是 UDP，任何一个网络服务都与特定的端口（Port Number）关联在一起。因此，每个端口都对应于某个通信协议/服务。
netstat（Network Statistics）是在内核中访问网络连接状态及其相关信息的命令行程序，可以显示路由表、实际的网络连接和网络接口设备的状态信息，以及与 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服务运行状况。

（1）实作1

Windows 系统将一些常用的端口与服务记录在 C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\services文件中，请查看该文件了解常用的端口号分配。

• 常用端口号

1.HTTP协议代理服务器常用端口号：80/8080/3128/8081/9098

2.SOCKS代理协议服务器常用端口号：1080

3.FTP（文件传输）协议代理服务器常用端口号：21

4.Telnet（远程登录）协议代理服务器常用端口号：23

HTTP服务器，默认端口号为80/tcp（木马Executor开放此端口）

HTTPS（securely transferring web pages）服务器，默认端口号为443/tcp 443/udp

Telnet（不安全的文本传送），默认端口号为23/tcp（木马Tiny Telnet Server所开放的端口）

FTP，默认的端口号为21/tcp（木马Doly Trojan、Fore、Invisible FTP、WebEx、WinCrash和Blade Runner所开放的端口）
(2)实作2

使用 netstat -an 命令，查看计算机当前的网络连接状况。更多的 netstat 命令选项，可参考上面链接 4 和 5 。

• netstat用法
  

7.DNS

DNS（Domain Name System）即域名系统，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 TCP 和 UDP 的 53 号端口。

（1）实作1

Windows 系统将一些固定的/静态的 DNS 信息记录在 C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\hosts
文件中，如我们常用的 localhost 就对应 127.0.0.1 。请查看该文件看看有什么记录在该文件中。

（2）实作2

解析过的 DNS 记录将会被缓存，以利于加快解析速度。请使用 ipconfig /displaydns 命令查看。我们也可以使用ipconfig /flushdns 命令来清除所有的 DNS 缓存。

• ipconfig /displaydns
  下面是百度和github的DNS缓存，除此之外还有其他域名
  

（3）实作3

使用 nslookup qige.io 命令，将使用默认的 DNS 服务器查询该域名。当然你也可以指定使用CloudFlare（1.1.1.1）或 Google（8.8.8.8） 的全球 DNS 服务器来解析，如：nslookup qige.io 8.8.8.8，当然，由于你懂的原因，这不一定会得到正确的答案。

8.cache

cache 即缓存，是 IT 领域一个重要的技术。我们此处提到的 cache 主要是浏览器缓存。浏览器缓存是根据 HTTP 报文的缓存标识进行的，是性能优化中简单高效的一种优化方式了。一个优秀的缓存策略可以缩短网页请求资源的距离，减少延迟，并且由于缓存文件可以重复利用，还可以减少带宽，降低网络负荷。
(1)实作1

打开 Chrome 或 Firefox 浏览器，访问 https://qige.io ，接下来敲 F12 键 或 Ctrl + Shift+ I 组合键打开开发者工具，选择 Network 面板后刷新页面，你会在开发者工具底部看到加载该页面花费的时间。请进一步查看哪些文件被 cache了，哪些没有。

(2)实作2

接下来仍在 Network 面板，选择 Disable cache 选项框，表明当前不使用 cache，页面数据全部来自于 Internet，刷新页面，再次在开发者工具底部查看加载该页面花费的时间。你可比对与有 cache 时的加载速度差异。

很明显，选择disable cache之后速度会慢很多。