黑龙江大学《计算机网络》实验讲义-2024年计科

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概述

本篇为黑龙江大学计算机科学与技术专业《计算机网络》课程实验讲义（2024年版）。

• 实验目的

本实验课程是《网络及其计算》课程的实验教学部分。开设本实验可以使学生能够将课堂知识与实践相结合，让学生进一步理解计算机网络的基本原理和具体的通信机制，熟悉基本的计算机网络的组网技术，了解主要的网络应用，掌握初步的网络应用编程技术，为学生进一步深入学习网络应用、网络设计、网络应用开发打下一个坚实的基础，同时也能使学生在实践中体会、深化了解课堂中学习的知识。

• 实验课程要求

（1）通过实验掌握网络通信程序的编写，做到在实际的通信程学基础上模拟实际生活中的通信过程。

（2）通过实验掌握现有的网络设备如网桥、以太网交换机、路由器等的工作原理。

（3）掌握现有Internet的路由机制，模拟实现路由算法

（4）掌握现有系统的实用的网络命令

本课程的先行课程有：高级语言程序设计、数据结构、操作系统。

• 实验项目

1. 基于套接字的网络通信程序

2. 停止等待协议算法实现

3. 网桥原理模拟

4. 网络协议分析

5. 常用网络命令

实验项目一 基于套接字的网络通信程序

一．实验目的

通过本实验使得学生掌握Windows通信程序的编写，通信原理，实际编写通信程序，本试验是后续实验的基础。要求学生做到在一台计算机上实现两个程序的通信，以及在两台计算机上实现两个应用程序的通信，对于学生所使用的程序开发环境不限。

二．实验环境

（1）运行windows 2007/xp操作系统的PC一台.

（2）每台PC机安装有visual C++、java编程环境或其他开发环境.

三．实验内容及步骤

(A)熟悉并掌握Winsock的原理,常用的套接字函数如下：

（1）创建套接字——socket()

功能：使用前创建一个新的套接字

格式：

SOCKET PASCAL FAR socket(int af,int type,int procotol);

参数：

	af: 通信发生的区域
	type: 要建立的套接字类型
	procotol: 使用的特定协议

（2）指定本地地址——bind()

功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。

格式：

int PASCAL FAR bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);

参数：

s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。

其它：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR

地址结构说明：

struct sockaddr_in
{
	short sin_family;//AF_INET
	u_short sin_port;//16位端口号，网络字节顺序
	struct in_addr sin_addr;//32位IP地址，网络字节顺序
	char sin_zero[8];//保留
}

（3）建立套接字连接——connect()和accept()

功能：共同完成连接工作

格式：

int PASCAL FAR connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);

SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR * name,int FAR * addrlen);

参数：同上

（4）监听连接——listen()

功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。

格式：

int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);

（5）数据传输——send()与recv()

功能：数据的发送与接收

格式：

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

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

参数：

	buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。

（6）多路复用——select()

功能：用来检测一个或多个套接字状态。

格式：

int PASCAL FAR select(int nfds,fd_set FAR * readfds,fd_set FAR * writefds, fd_set FAR * exceptfds,const struct timeval FAR * timeout);

参数：

	readfds:指向要做读检测的指针
	writefds:指向要做写检测的指针
	exceptfds:指向要检测是否出错的指针
	timeout:最大等待时间

(7)关闭套接字——closesocket()

功能：关闭套接字s

格式：

BOOL PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);

(B)面向连接和无连接的套接字的系统调用时序图


©.应用程序流程图

四．实验需要完成的功能

利用编程语言，基于TCP或者UDP编写一个简单的Client/Server 网络应用程序。要求实现客户向服务器传输任意一个字符串，服务器将收到的字符串变换成大写后传回客户。或者可以进一步改进程序，采用多线程的服务器，加入自己的想法,使之更加具有实用价值。

撰写实验报告。

实验项目二 停止等待协议算法实现

一．实验目的

在实现了两个程序通信的前提下，模拟实现停止等待ARQ协议。

要求模拟实现：

	正常数据帧的通信过程
	
	错误帧的通信过程
	
	数据帧的丢失的通信过程

二．实验环境

（1）运行windows 2007/xp操作系统的PC一台.

（2）每台PC机安装有编程环境.

三．实验内容与步骤

按照如下算法进行实现：

• 发方程序：

    (1)   从主机取一个数据帧，送交发送缓存。
    
    (2)   V(S)←0。
    
    (3)   N(S)←V(S)。
    
    (4)  将发送缓存中的数据帧发送出去。
    
    (5)  设置超时计时器。
    
    (6)   等待。
    
    (7)  收到确认帧 ACKn，
    
    	若 n = 1 – V(s)，则&