验证性实验

验证性实验

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（/all 参数）。

🌏 参考

https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows-server/administration/windows-commands/ipconfig
https://www.itread01.com/articles/1475880029.html
https://zh.wikipedia.org/wiki/Ipconfig

实作一

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。

实作二

使用 ipconfig/all 查看旁边计算机的网络配置，看看有什么异同。

✎ 问题
你的计算机和旁边的计算机是否处于同一子网，为什么？
不是的，子网掩码不一样

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。

🌏 参考

https://bkso.baidu.com/item/ping/6235?fromtitle=PING%E5%91%BD%E4%BB%A4&fromid=670278
https://blog.youkuaiyun.com/hebbely/article/details/54965989
https://sites.google.com/site/goh1933/ping-zhi-ling-gao-ji-yong-fa

实作一

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。

请掌握使用该命令后屏幕显示的反馈回来信息的意思，如：TTL、时间等。

实作二

使用 ping/? 命令了解该命令的各种选项并实际使用。

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。

🌏 参考

https://zh.wikipedia.org/wiki/Traceroute
https://support.microsoft.com/zh-cn/help/314868/how-to-use-tracert-to-troubleshoot-tcp-ip-problems-in-windows
http://www.ttlsa.com/tools/how-to-use-tracert/

实作一

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。

实作二
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。

✎ 问题一
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。
Tracert 命令确定两台主机的路由主要是通过 IP 生存时间 (TTL) 字段和 ICMP 错误消息。 在工作环境中有多条链路出口时，可以通过该命令查询数据是经过的哪一条链路出口。
由于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，因此 Tracert 先发送 TTL 为 1 的回应数据包，并在随后的每次发送过程将 TTL 递增 1，直到目标响应或 TTL 达到最大值，从而确定路由。通过检查中间路由器发回的“ICMP 已超时”的消息确定路由。

✎ 问题二
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？
这与本机的位置有关，无论目的地址是哪里，数据传输从本机发送出去后，到达的都是同一个交换机，也就是说路径中的第一跳都是相同的。之后，通过交换机传输到本机所在的通信子网，因此节点相同。
✎ 问题三
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？
这表示当前路径不可达。

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。

🌏 参考

http://c.biancheng.net/view/6388.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/28771785
https://juejin.im/entry/5b85f4c6e51d451a447a7adc
https://www.cnblogs.com/songwenlong/p/6103406.html

实作一

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。

实作二

请使用 arp /? 命令了解该命令的各种选项。

实作三

一般而言，arp 缓存里常常会有网关的缓存，并且是动态类型的。

假设当前网关的 IP 地址是 192.168.0.1，MAC 地址是 5c-d9-98-f1-89-64，请使用 arp -s 192.168.0.1 5c-d9-98-f1-89-64 命令设置其为静态类型的。

🗣 TroubleShooting

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？
进入C盘windows\system32文件夹找到cmd.exe，右键“以管理员身份运行”
然后运行：netsh -c i i add neighbors “idx” “ip地址” “物理地址”（实际命令中不需要加双引号）。

✎ 问题

在实作三中，为何缓存中常常有网关的信息？
因为缓存本身记录着你有访问过的pc 网卡MAC物理地址。
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？
优点：稳定性更佳 静态ip（固定ip）可以更稳定,可以作属于自己的网站和服务器.便于管理 静态ip（固定ip）能通过ip地址远程访问对应电脑，让你和世界只有一根网线的距离。
缺点： 价格昂贵 静态ip（固定ip）要采用用专线上网的计算机才拥有固定的所以也需要比较昂贵的费用。

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。

🌏 参考

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%A8%E6%80%81%E4%B8%BB%E6%9C%BA%E8%AE%BE%E7%BD%AE%E5%8D%8F%E8%AE%AE
https://docs.oracle.com/cd/E24847_01/html/819-7058/dhcp-overview-3.html
https://www.jianshu.com/p/a14b5446855e

实作一

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。

✎ 问题
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为 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？
，在IP网络里，每台主机都需要一个IP地址，通常情况下是通过DHCP服务器自动分配，但某些特殊情况下，DHCP分配失败或者没有DHCP服务器时，机器可以自己分配一个IP来完成这个工作。

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。

🌏 参考

https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E9%80%9A%E8%A8%8A%E5%9F%A0
https://zh.wikipedia.org/wiki/TCP/UDP%E7%AB%AF%E5%8F%A3%E5%88%97%E8%A1%A8
https://cnbin.github.io/blog/2015/08/22/wang-luo-chang-yong-duan-kou-hao-da-quan/
https://www.jianshu.com/p/b866f3f6e46e
https://blog.youkuaiyun.com/weixin_39800144/article/details/80929947

实作一

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。

实作二

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 。

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。

🌏 参考

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9F%9F%E5%90%8D%E7%B3%BB%E7%BB%9F
https://www.cnblogs.com/crazylqy/p/7110357.html
https://juejin.im/post/5b0a32a36fb9a07ab979f0b4
https://blog.youkuaiyun.com/violet_echo_0908/article/details/52033725
https://www.cnblogs.com/machangwei-8/p/10353137.html

实作一

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。

实作二

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。

实作三

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。

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。

🌏 参考

https://www.jianshu.com/p/54cc04190252
https://zhuanlan.zhihu.com/p/60950750
https://juejin.im/entry/5ad86c16f265da505a77dca4

实作一

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。

实作二

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。

有 cache 时的加载速度会快一点