东南大学计算机学院计算机网络课程设计验证类实验报告

计算机网络课程设计实验报告（验证类实验）学号：09008123姓名：郭晨东南大学计算机科学与工程学院二〇一一年十月目录实验一：传输时延与传播时延的比较 (3)实验二：排队时延和丢包 (5)实验三：分组交换过程 (6)实验四：HTTP时延估计 (9)实验五：域名系统DNS (12)实验六：IP分片 (13)实验七：Go-Back-N协议 (14)实验八：流量控制 (16)实验九：CSMA/CD (17)实验十：无隐藏终端时的CSMA/CA协议 (19)实验十一：具有隐藏终端的CSMA/CA协议 (19)实验一：传输时延与传播时延的比较【实验目的】这个简单的程序说明了计算机网络中最基本的概念之一：传输时延与传播时延的比较。

【基本概念】传输时延：传输时延（transmission delay）是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需要的时间，传输时延的计算公式是：=数据帧长度（b）传输时延信道带宽（b/s）由此可见，对于一定的网络，传播时延并非固定不变，而是与发送的帧长（单位为比特）成正比，与信道带宽成反比。

传播时延：传播时延（propagation delay）是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。

传播时延的计算公式是：=信道长度（m）传播时延电磁波在信道上的传播速率（m/s）【实验过程】1、传输时延< 传播时延（1）选定实验参数：信道长度为：1000 km信道带宽为：1Mbps数据帧大小：100 Bytes传播速率：2.8×10^8 m/s（2）当参数设置好以后，点击start按钮，如下图所示：（3）当整个数据帧发送完毕以后，所得结果如下：2、传输时延> 传播实验（1）选定实验参数：信道长度为：100 km信道带宽为：512kps数据帧大小：1K Bytes传播速率： 2.8×10^8 m/s（2）当参数设置好以后，点击start 按钮，如下图所示：（3）当整个数据帧发送完毕以后，所得结果如下：【结果分析】在实验1的参数下，其中所需要的传输时延：610080.8110/bit ms bit s⨯===⨯数据帧长度（b）传输时延信道带宽（b/s） 所需要的传播时延： 38100010 3.57142.810/m ms m s⨯==≈⨯信道长度（m）传播时延电磁波在信道上的传播速率（m/s） 传输时延 < 传播时延总的时延 = 传输时延 + 传播时延 = 0.8 + 3.571 ≈ 4.371 ms在实验2的参数下，其中所需要的传输时延：传输时延=数据帧长度（b ）信道带宽(b/s)=1000∗8bit 512∗103=15.625ms所需要的传播时延：传播时延=信道长度（m ）电磁波传播速率(m/s)=100∗1032.8∗108s =0.357ms 传输时延 > 传播时延总的时延 = 传输时延 + 传播时延 = 15.625 + 0.357 ≈ 15.982 ms实验二：排队时延和丢包【实验目的】1）深入理解排队时延和丢包的概念2）深入理解排队时延和丢包的关系【基本概念】排队时延：在网络中的一个节点，接受数据包，数据包进入等待发送队列，在队列中的等待时间称为数据包的排队时延。

丢包：在网络中的一个节点，若此节点的等待队列已满，新的数据包无法进入而被抛弃，这种现象被称为丢包。

【实验过程】1、发送速率< 传输速率设发送速率为500 packet/s，传输速率为1000 packet/s，即当发送速率比传输速率小得多时，发送分组将被及时传输出去，路由器中不会有数据分组排队，因此也不会产生排队时延。

2、发送速率> 传输速率设发送速率为500 packet/s，传输速率为350 packet/s，即当发送速率比传输速率大时，节点中会有数据分组排队，会产生排队时延以及丢包现象。

3、发送速率= 传输速率短时间内：经过较长的时间：【结果分析】发送速率和传输速率之间的关系对于数据包的丢失和排队时延起到重要作用，当发送速率小于传输速率时，分组基本不会有排队时延，更不会丢失；当发送速率等于传输速率时，数据包通常不会丢失，但是若发送方发送数据包不是均匀的，一段时间后就会出现丢包现象；当发送速率大于传输速率时，分组产生排队时延，队列容量有限，当队列满时，到达的分组就被丢弃。

到达先后次序不同的分组在分组丢弃和排队时延方面的表现也有所不同。

如果有10个分组依次到达一个空队列，那么传输的第一个分组将不会经受任何排队时延，而最后一个分组将经受相对大的排队时延，甚至有可能被丢弃。

实验三：分组交换过程【实验目的】1.深入理解分组交换的工作原理。

2.理解报文交换与分组交换的区别与联系【基本概念】报文交换：网络中的节点通过接收并存储整条报文，并继续传送消息来对其进行路由选择的一种交换方式。

分组交换：分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成多个更小的等长部分，每个部分叫做一个数据段。

分组交换实质上是在“存储—转发”基础上发展起来的。

【实验过程】不考虑传播时延的情况下：报文交换：从传播开始到结束，所用时间为12s 分组交换：该报文长度为16kb，分组长度为8kb，此时，报文分两个分组发送，实验得到所需时间为8s该报文长度仍为16kb，而分组长度为4kb，即报文分4段，此时所需时间为6s考虑传播时延的情况下：报文交换：当链路L1有1s传播时延，报文长度为16kb，采用报文交换，所需时间分别为13s分组交换：当链路L1有1s传播时延，报文长度为16kb，分组长度为8kb，此时，报文分两个分组发送，所需时间分别为9s【结果分析】采用分组交换技术比采用报文交换技术所需要的时间少；在采用分组交换技术的情况下，一个报文划分的分组数越多，则传输交换所需的时间一般越少。

实验四：HTTP时延估计【实验目的】了解HTTP传输过程中的时延。

【基本概念】HTTP：超文本传输协议(HTTP，HyperText Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。

所有的WWW文件都必须遵守这个标准。

设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法。

【实验过程】【结果分析】HTTP传输有不同的选择。

当http连接建立之后，页面包含的对象可以选择独立或并行传输，也可通过管道进行传输。

实验五：域名系统DNS【实验目的】比较DNS中的迭代查询和交互查询。

【基本概念】迭代查询：服务器收到一次迭代查询回复一次结果，这个结果不一定是目标IP与域名的映射关系，也可以是其它DNS服务器的地址。

交互查询：服务器必需回答目标IP与域名的映射关系。

【实验过程】【结果分析】服务器采用迭代查询的时候，收到一次查询回复一次结果，这个结果不一定是目标IP 与域名的映射关系，也可以是其它DNS服务器的地址。

而服务器采用交互式查询，查询在其他服务器自动转接，进入更远的服务器进行查询，最后返回最终结果。

实验六：IP分片【实验目的】了解网络层如何对数据包进行分组。

【基本概念】IP分片：如果IP层有数据包要传，而且数据包的长度超过了MTU，那么IP层就要对数据包进行分片（fragmentation）操作，使每一片的长度都小于或等于MTU。

【实验过程】【结果分析】假设分片数为x, x满足(x−1)∗(outgoing network MTU−20)<incoming datagram size≤x∗(outgoing network MTU−20)实验七：Go-Back-N协议【实验目的】了解滑动窗口协议，以及出错重传机制中的Go-Back-N协议【基本概念】滑动窗口：滑动窗口(Sliding window )是一种流量控制技术。

即容许发送方在接收任何应答之前传送附加的包。

接收方告诉发送方在某一时刻能送多少包（称窗口尺寸）。

Go-Back_N协议：发送方在发完一个数据帧后，不停下来等待应答帧，而是连续发送若干个数据帧，即使在连续发送过程中收到了接收方发来的应答帧，也可以继续发送。

且发送方在每发送完一个数据帧时都要设置超时定时器。

只要在所设置的超时时间内仍收到确认帧，就要重发相应的数据帧。

【实验过程】出现报文丢失的情况下：【结果分析】当有应答信号传回时，窗口前进。

若一定时间内未收到应答信号，N个包同时重发。

实验八：流量控制【实验目的】1)了解流量控制的作用。

2)模拟流量控制的过程。

【基本概念】流量控制：DTE与DCE速度之间存在很大差异,这样在数据的传送与接收过程当中很可能出现收方来不及接收的情况,这时就需要对发方进行控制,以免数据丢失。

【实验过程】【结果分析】当主机A接收到接收端窗口为0的通知后，会发送一个大小为1比特的分组，该分组不会被接收端接收，只是试探接收窗口是否为0。

接受窗口不为0则发送数据，否则继续试探。

实验九：CSMA/CD【实验目的】1)了解CSMA/CD。

2)认识传输时延与传播时延对CSMA/CD的影响【基本概念】CSMA/CD：CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）即载波监听多路访问/冲突检测方法在以太网中，所有的节点共享传输介质。

如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。

【实验过程】若传输时延过短，则会出错：【结果分析】控制过程包含四个处理内容：侦听、发送、检测、冲突处理（1）侦听：通过专门的检测机构，在站点准备发送前先侦听一下总线上是否有数据正在传送（线路是否忙）？若“忙”则反复进行侦听工作；若“闲”，则发送。

（2）发送：当确定要发送后，通过发送机构，向总线发送数据。

（3）检测：数据发送后，也可能发生数据碰撞。

因此，要对数据边发送，边检测，以判断是否冲突了。

（4）冲突处理：当确认发生数据碰撞后，进入冲突处理程序。

有两种解决方案：1.若发送失败数小雨某一阈值，则执行退避算法，等待下一次重新发送2.若失败次数大于某一阈值，则停止尝试，通知上层LLC实体，可能出现网络故障。

实验十：无隐藏终端时的CSMA/CA协议【实验目的】了解无隐藏终端时CSMA/CA协议的工作情况。

【基本概念】CSMA/CA：利用ACK信号来避免冲突的发生，也就是说，只有当客户端收到网络上返回的ACK信号后才确认送出的数据已经正确到达目的地址。

【实验过程】【结果分析】在一个station发出RTS时，所有station则检测到线路忙，不再立即发送RTS，而是等待退避算法计算出的时间，Access Point则返回发送RTS的station一个CTS。

接收到CTS 后station开始发送数据包，发送完毕后等待Access Point的确认信号。