计算机网络实验一：Linux虚拟网络环境和Wireshark抓包软件实验总结

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一、引言

实验目的：

1、熟悉Vmware软件的使用；

2、熟悉Linux操作系统的基本操作；

3、学习Linux操作系统中安装软件的方法；

4、熟悉Linux虚拟网络环境；

5、学习Linux中network namespace的基本操作；

6、学习Linux中虚拟以太网设备Tap和veth pair的基本操作；

7、学习Linux中在NS内执行命令的方法；

8、学习Linux中编写脚本程序的基本方法；

9、学习Wireshark软件的用法。

二、实验环境

操作系统：CentOS 7
工具：ip 命令、ping 命令、Wireshark
硬件：虚拟机（VirtualBox/VMware）

三、实验内容与步骤

步骤 1:下载并安装 Vmware。
(1)下载安装Vmware workstation pro 或者 Vmware worekstation player。 (2)熟悉Vmware workstation 的使用熟悉在 Vmware workstation 中增加、删除、复制虚拟机的操作。学习 Vmware workstation 中的虚拟机连接外部网络的方法。熟悉 Vmware workstation中的虚拟网络编辑器的用法。

步骤 2:下载并安装 Centos7。
(1)下载Centos7 安装镜像，目前版本为 Centos7.9(2009)，实验室安装版本为 CentOs7.4(1708)。
(2)在Vmware 中安装CentOs7，并配置网络，按照以下参数安装 CentOs7: 创建虚拟机时使用自定义安装，注意不要使用典型安装创建虚拟机时，选择稍后安装操作系统。创建虚拟机时，网络类型选择网络地址转换 NAT 安装 CentOs 时，/boot 空间大于1G。安装CentOs 时，软件选择Server with Gul，注意不要用最小安装。安装Centos时，网络配置选择自动配置IP地址，主机名使用默认主机名 localhost，不建议修改。

步骤 3:在 Centos7 中安装软件。
(1)验证自己的CentOs7 中已经安装并加载 tun 模块。
验证 tun 模块是否已安装的命令:

modinfo tun

(2)在自己的 CentOs 中安装EPEL源和 Wireshark 软件。
用图形用户界面或用 Linux命令安装 Wireshark 软件安装EPEL源的命令:

yum install epel-release

安装 Wireshark 软件的命令:

yum install wireshark
yum install wireshark-gnome

步骤 4:在 centos7中创建2个网络命名空间，并创建一对网络接口，分配给两个网络命名空间，为两个接口配置IP地址。 (1)创建两个networknamespace，分别命名 ns1 和 ns2。创建 ns1 和 ns2 的命令:

ip netns add nsl
ip netns add ns2

(2)创建一对 veth pair,其中包含两个 tap 类型以太网接口,分别命名 tap1、tap1 peer;
创建这对 veth pair 的命令:

ip link add tap1 type veth peer name tap1_peer

(3)将 tap1 迁移到 ns1 中，将 tap2 迁移到 ns2 中; 迁移两个 tap 设备到相应ns的命令:

ip link set tap1 netns ns1
ip link set tap1 peer netns ns2

(4)为tap1、tap1 peer 配置IP 地址 192.168.50.1 和 192.168.50.2:
由于 tap1 位于 ns1 内，tap1_peer 位于 ns2 内，为它们配置 IP 地址的命令需要分别在 ns1 和 ns2 内执行。
在 ns 内执行命令需要在 Linux命令前增加:ip netns exec[nsname]，例如在ns1内执行命令，需要在 Linux命令前增加ip netns exec ns1.
为tap1、tap1 peer 配置IP 地址的命令:

ip netns exec ns1 ip addr add local 192.168.50.1/24 dev tap1 ip netns exec ns2 ip addr add local 192.168.50.2/24 dev tap1 peer

(5)将新增加的两个网络接口状态设置为 up。
Linux中的网络接口可以处在 down 状态或up 状态，只有在 up 状态的网络接口才能够进行网络通信。
设置两个网络接口状态为up的命令:

ip netns exec ns1 ip link set tap1 up
ip netns execns2 ip link set tapl peer up

步骤 5:从主机 ns1上 ping 主机 ns2，测试虚拟网络的连通性，同时利用Wireshark 软件抓包，保存抓包结果并分析。
(1)在ns1内，后台启动Wireshark软件，在接口 tap1 上启动抓包。后台启动 Wireshark的命令:

ip netns exec ns1 wireshark &

(2)在 ns1 内，执行 ping 命令，测试 ns1 到 ns2 的连通性。进行两次网络连通性测试的ping命令如下:

ip netns execns1 ping -c2 192.168.50.2

(3)停止抓包，并保存抓包结果文件。

步骤 6:为建立虚拟网络拓扑的过程编写 bash 脚本，保证在重启 Linux 主机后，执行脚本程序可以直接得到虚拟网络拓扑。
(1)CentOs7中安装了带有 GUl的文本编辑器软件 gedit,利用 gedit 编辑 bash脚本程序。
bash 脚本程序的首行必须是“#!/bin/sh”。最简单的bsh 脚本是依次执行的批处理文件，仅需将步骤4中执行的 Linux命令，依次输入脚本程序文件即可。

本实验的脚本程序可参考 script 1.1:
script 1.1：

#!/bin/sh
#设置执行脚本时显式脚本中的Linux命令set -x
#创建ns1和ns2ip netns add ns1ip netns add ns2#创建veth pair
ip link add tap1 type veth peer name tap1 peer#迁移tap1和tap1_peer 接口
ip link set tap1 netns ns1
ip link set tap1 peer netns ns2
#配置P地址
ip netns exec ns1 ip addr add local 192.168.50.1/24 dev tap1ip netns exec ns2 ip addr add local 192.168.50.2/24 dev tap1 peer#将网络接口状态设置为up
ip netns exec nsl ip link set tap1 up
ip netns exec ns2 ip link set tap1 peer up

注意:如果用 Windows 系统中的文本编辑器编写脚本程序，并上传到Linux系统中，需要注意两个操作系统的换行符不同。Linux中行尾仅使用“LF”，而Windows 中行尾使用“CRLF”，如果换行符使用错误，会造成脚本错误。(2)保存脚本文件，并将文件权限修改为可执行。
(3)重启 Linux，执行脚本文件，再次进行步5，验证脚本正确性

四、实验结果与分析

1. 关键发现

虚拟网络设备：
- 成功创建tun0设备后，可通过路由表（ip route）实现虚拟网络隔离。
- 若未加载tun模块，需手动编译内核或安装驱动。
抓包分析：
- TCP三次握手：观察到SYN→SYN-ACK→ACK的完整过程。
- UDP无连接特性：抓包显示无握手过程，直接传输数据。
- ICMP报文：ping命令的Echo Request/Reply结构清晰可见。

2. 问题与解决

问题1：Wireshark无法正常安装。
- 原因：无详细正确安装教程参考。
- 解决：优快云查阅相关文章具体可参考VMware虚拟机安装Linux教程(超详细)_vmware安装linux虚拟机-优快云博客。
问题2：虚拟网络无法跨主机通信。
- 原因：未配置路由或防火墙阻止。
- 解决：添加路由规则（ip route add）并关闭防火墙（sudo ufw disable）。