北航计算机学院教学实验中心
实验2_北航研究生计算机网络实验
实验2_北航研究生计算机网络实验计算机网络实验是计算机科学与技术专业研究生研究生的一门重要实践课程。
本文将介绍一种常见的北航研究生计算机网络实验，包括实验概述、实验目的、实验步骤和实验结果分析。
一、实验概述本实验旨在通过搭建一个简单的计算机网络，让学生了解计算机网络的基本概念和原理，并掌握计算机网络的基本配置和管理技术。
具体而言，本实验要求学生利用虚拟机软件搭建一个局域网，并配置相应的网络地址和路由器，实现不同网络节点之间的通信。
二、实验目的1.了解计算机网络的基本概念和原理；2.掌握计算机网络的基本配置和管理技术；3.学会使用虚拟机软件搭建计算机网络。
三、实验步骤2.配置虚拟机的网络适配器，将其设置为桥接模式；3.为每个虚拟机配置网络地址，包括IP地址、子网掩码和默认网关；4.配置一个路由器，并设置路由表，以实现虚拟机之间的通信；5. 在每个虚拟机上配置网络服务和应用程序，比如DHCP服务和Web服务器；6.运行虚拟机，并测试各个虚拟机之间的通信。
四、实验结果分析1.通过虚拟机软件的桥接模式，可以实现虚拟机和物理主机之间的通信；2.配置网络地址和路由表后，虚拟机之间可以实现跨网段的通信；3.通过配置网络服务和应用程序，可以实现不同虚拟机之间的网络服务和应用程序的访问。
以上是一种常见的北航研究生计算机网络实验的简要介绍。
通过完成这个实验，学生能够深入了解计算机网络的基本原理和技术，并实际操作搭建一个计算机网络，加深对计算机网络的理解。
这种实验方法不仅能够提高学生的实践能力，还能够培养学生的团队合作精神和问题解决能力，对学生的学习和就业都有很大的帮助。
北航计算机网络实验1组网实验
BGP BGP BGP 路 由 策 略 路 由 性 、 路 由 聚 属 协 议 基 本 析 、 状 态 换 、 转 分
IPv6
IGMP
的 编 程 、
协 议 、
组 网 设 计
邻 居 建
网 络 布 线 测 试
网 络 协 议 测 试
网 络 故 障 诊 断
、
端 口 技 术 、
协 议 分 析 、 基
协 议
构 、 SPF 计 算 法 、 算
10.1.2.254
10.2.3.254
ls2 S3526
OSPF
10.1.3.3 10.0.0.245 10.1.2.4 10.1.3.4 10.0.0.241 10.1.2.5 10.1.3.5 10.0.0.237
10.1.2.3
总行 数据 中心
rt5 R2610
ls7 S5516-1
ls8 S5516-2
10
北航计算机网络实验
主要内容
课程介绍 规章制度 实验环境 常用操作 组网实验
11
北航计算机网络实验
课程实验环境（1/4） 课程实验环境（1/4）
与华为公司共同建设北航－华为网络实验室， 与华为公司共同建设北航－华为网络实验室， 北航方面近几年投资约600万元； 万元； 北航方面近几年投资约 万元 实验设备 高端设备：核心路由器、交换机10 10台 高端设备：核心路由器、交换机10台； 中低端路由器40 40台 三层交换机48 48台 中低端路由器40台，三层交换机48台； 自行研制了部分实验设备， 机柜； 自行研制了部分实验设备，如机柜； 实验室网络布线 4人一组，每组 台路由器和两台三层交换机， 人一组， 台路由器和两台三层交换机， 人一组 每组2台路由器和两台三层交换机 4台PC；可最多同时容纳 人进行实验 台 ；可最多同时容纳70人进行实验
北航计组实验注意事项
• http://10.254.25.5/course
计算机学院
1
1
关于实验安排
▪ 课前
• 每次实验课的前一周发布本次实验的内容和要求，发布在课 程系统的作业提交区（同时发布在课程中心） ，请注意查看
• 提交每次实验的project到课程系统的作业提交区，截止时间： 实验课前一天
▪ 课上
• 先通过MOOC进行半小时的关于相关知识点的客观题的测试 • 再进行1-2小时的现场编程设计的lab测试 • 前三次实验（p0, p1, p2）的测试范计围算：机p0学, p院1为Verilog语言的
语法和编程等，p2为汇编语言的语法和编程
▪ 课后：
▪ 完成MOOC上的问卷调查
计算机学院
2
2
关于实验的说明
▪
计算机学院
计算机学院
3
3Leabharlann 计算机组成实验注意事项关于用户注册
▪ 注册MOOC平台
• 所有学生必须注册MOOC平台，实验课上需要通过 它进行现场测试，公开用户名必须是学号
• /register
▪ 登录课程系统
计算机学院
• 所有学生必须通过课程系统提交课下完成的project
北航计算机控制系统实验报告
北航计算机控制系统实验报告一、实验目的通过本实验，旨在加深对计算机控制系统的理解，熟悉计算机控制系统的基本组成和原理，并能够运用所学知识进行实际的控制系统设计与调试。
二、实验原理计算机控制系统是一种通过计算机对实际物体或过程进行控制的系统。
其基本组成包括传感器、执行机构、人机界面、控制算法和控制器等。
传感器负责将物理量转换成电信号，输入给计算机；执行机构根据计算机的控制信号完成相应的动作；人机界面提供了与计算机进行交互的方式；控制算法基于传感器采集到的信息和用户的输入，计算出执行机构所需的控制信号；控制器根据控制算法输出的控制信号与执行机构进行交互。
三、实验内容本实验的主要内容为设计一个自动化温控系统。
系统包括一个温度传感器、一个加热器和一个温度控制器。
温度传感器负责采集环境温度，并将其转换成模拟电信号输入给温度控制器；加热器根据温度控制器输出的控制信号控制加热功率，从而调节环境温度；温度控制器根据温度传感器采集到的温度信号和用户设定的目标温度，计算出加热功率控制信号。
四、实验步骤1.连接硬件设备将温度传感器的输出接口与温度控制器的输入接口相连；将温度控制器的输出接口与加热器的输入接口相连。
2.设计控制算法根据用户设定的目标温度和实际温度，设计一个控制算法，计算出加热功率控制信号。
常见的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法等。
3.编写控制程序使用编程语言编写一个控制程序，根据控制算法计算出的控制信号，通过温度控制器的输出接口发送给加热器。
4.调试控制系统运行控制程序，观察温度控制系统的运行情况。
根据实际温度与目标温度的偏差调整控制算法的参数，使系统达到较好的控制效果。
五、实验结果分析运行实验过程中，通过观察实际温度与目标温度的偏差，可以评估系统的控制效果。
根据实际情况，调整控制算法的参数，使系统的响应速度更快、稳定性更好。
六、实验总结通过本实验，我对计算机控制系统的基本原理和组成有了更深入的理解，掌握了控制系统的设计与调试方法，并在实践中提高了解决实际问题的能力。
北航各系
北航各系1材料科学与工程学院材料科学系、材料物理化学系、材料加工工程与自动化系、高分子及复合材料系2电子信息工程学院信息与通讯工程系、电子科学与技术系、光电与信息工程系3自动化科学与电气工程学院智能系统与控制系、检测与自动化工程系、机械电子工程系、电气工程系、自动控制系、自动控制教学实验中心、电工电子教学实验中心、先进仿真技术教学实验中心4能源与动力工程学院航空推进系、流体机械系、工程热物理系、热动力工程研究所5航空科学与工程学院飞机系、流体力学研究所、固体力学研究所、人机与环境工程系、飞行力学与飞行安全系6计算机学院计算机科学技术系、计算机应用工程系7机械工程及自动化学院材料加工与控制系、飞行器制造工程系、机械制造及自动化系、机械设计及自动化系、工业设计系、工业与制造系统工程系8经济管理学院企业管理系、信息系统与信息管理系、管理科学与工程系、国际经济与贸易系、保险与风险管理系、金融系、会计系9数学与系统科学学院数学系、应用数学系、信息与计算科学系、系统科学与控制系10生物与医学工程学院生物医学工程系、生物科学与技术系、健康与康复技术系、空间生命科学与生命保障技术研究中心、医疗器械研究所11人文社会科学学院（公共管理学院）行政管理学系、经济学系12外国语学院英语系、德语系、翻译系、俄语系、大学英语教学部、研究生公共英语教学部、法日韩语教学部13交通科学与工程学院汽车工程系、土木工程系、飞行器适航工程系、交通运输工程系、机场与道路工程系14可靠性与系统工程学院工程系统工程系、系统安全与可靠性工程系、产品环境工程研究中心、软件可信性工程研究中心、元器件质量工程研究中心、党政办公室、科技办公室15宇航学院航天飞行器技术系、航天制导导航与控制系、宇航推进系、图像处理中心16飞行学院17仪器科学与光电工程学院测控与信息技术系、惯性技术与导航仪器系、光电工程系、遥感科学与技术系（筹）、光电技术研究所18软件学院集成电路设计、高级IT项目管理、日文应用软件开发、信息化工程监理、计算机游戏设计、软件质量与测试、软件工程与管理、嵌入式软件19物理科学与核能工程学院物理系、应用物理系、核科学与技术系、物理教学与实验中心、凝聚态物理与材料物理研究中心、微纳测控研究中心20法学院21高等工程学院22中法工程师学院23国际学院24新媒体艺术与设计学院25化学与环境学院化学与化学工程系、环境科学与工程系、基础化学教学实验中心26思想政治理论学院27继续教育学院28现代远程教育学院29教育培训学院（创业管理培训学院）。
导师详细信息-艾明晶
导师详细信息姓名：艾明晶性别：女出生年份： 1965职称：高级工程师院系：计算机学院首次聘任导师时间： 2000现聘任导师一级学科名称：计算机科学与技术现聘任导师二级学科名称：计算机系统结构聘任在第二学科培养博士生专业名称：无聘任在自主设置学科培养博士生专业名称：无主要研究方向及特色： 1．嵌入式系统 2．虚拟现实 3．图像处理电子信箱： amj@办公电话： 82317611办公地点：新主楼G座807通信地址：北京市海淀区学院路37号，北航计算机学院个人简介：艾明晶，女，1965年8月出生，汉族，共产党员。
1989年1月毕业于北京航空航天大学自动控制系，获硕士学位。
副教授，现任北航计算机学院教学实验中心副主任、党支部书记。
在职博士生。
兼任北京高教学会计算机基础教育研究会理事会理事，全国高等院校计算机基础教育研究会理工专业委员会委员。
主要研究方向：图像处理，虚拟现实，嵌入式系统。
讲授课程：《数字逻辑》，《计算机EDA设计》。
曾多次组织与指导本科生参加全国和北京市大学生电子设计竞赛并获得多项奖励。
培养研究生已毕业13人，在读9人。
近几年主持并完成的重要科研项目：军口863计划项目“面向xxxx的xxx三维特征提取与远程立体显示技术研究”、“xxx三维信息提取及立体显示xxx”、“xxx自由立体显示xxx”，军口863计划项目子课题“xx仿真系统中协议数据单元描述”，总装备部预研项目“xx操作系统安全组件xxxx”、“xxx飞机飞行参数处理系统xxx”。
目前正在进行的科研项目：主持军口863计划项目“xx xx的xxxx三维特征提取与立体显示技术研究”，参与民口863计划重点项目“虚实融合协同工作环境技术与系统”。
论文与专著：在国际会议和国内核心刊物上发表学术论文数十篇，并有多本教材和译著出版。
获奖情况：获2008-2009年度北航优秀教学成果奖一等奖1项；2007年获本科评估先进个人奖，Nokia－北航奖教金；2006年获西飞奖教金二等奖，北航优秀教学成果奖三等奖1项；2005年获北航优秀教学成果奖二等奖1项，三等奖4项；2004年获优秀班主任一等奖；2003年获北航优秀教学成果奖三等奖1项；2002年获北航昆腾奖教金。
计算机网络实验_实验1 网络实验入门_
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北航计算机网络实验
网络地址与端口号转换 NAPT技术 目前被大量使用的是网络地址与端口号转换
NAPT技术 (Network Address and Port Translation)。 该技术在NAT 转换表中将传输层的端口号也 利用上，以便更加有效地利用 NAT 路由器上 有限的上网 IP 地址。 这样，就可以使多个拥有本地专用地址的主机 ，共用一个 NAT 路由器上的上网 IP 地址， 可以同时与因特网上的主机进行通信。
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北航计算机网络实验
网络地址与端口号转换 NAPT
NAPT技术利用传输层端口号进行地址转换。在 NAT路由器中维护如下的一个地址、端口号对照表。
如图，虽然只有一个公网地址，但利用不同的公网 端口号，可以实现将不同的内网本地源地址和本地源 端口号对转换为不同的公网源地址和公网源端口号对。
使多个本地专用地址的主机能够共用一个上网 IP 地 址，同时上网。
报文分析软件的工作原理
网卡有四种工作模式
广播模式：在该模式下，网卡能够接收网络中的广播报文 组播模式：在该模式下，网卡能够接收网络中的组播报文 直接模式：在该模式下，网卡只能接收与自身硬件地址相
匹配的单播报文 混杂模式：在该模式下，网卡能够接收网络中的所有报文
网卡的缺省工作模式包括：广播模式和直接模式 报文分析软件的工作原理
注册登录 在注册登录北航MOOC网络实验课程后，
就可以直接访问在线网络实验平台
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北航计算机网络实验
实验设备
实验设备共有12组 每组有4台PC，2台路由器，2台交换机，1台组
实验4_北航研究生计算机网络实验
实验4_北航研究生计算机网络实验第一部分：实验目的本实验旨在帮助研究生理解和掌握计算机网络的基本概念和原理，通过实际操作加深对计算机网络的理解。
通过完成实验，研究生将能够熟练地使用各种网络工具和协议进行网络配置和故障排除，提高其网络管理和维护的能力。
第二部分：实验原理本实验有三个主要的实验内容。
首先，研究生将使用Wireshark软件捕获并分析TCP/IP协议的传输过程，以加深对协议的了解。
然后，研究生将配置并测试一个简单的局域网，了解网络拓扑和设备间的通信方式。
最后，研究生将使用路由器和交换机的配置命令进行网络配置和故障排除。
第三部分：实验步骤2. 在捕获窗口中，选择“Start”按钮开始捕获数据包。
3. 打开一个浏览器窗口，输入一个网址并访问。
在Wireshark软件中可以看到捕获到的数据包。
4. 在Wireshark软件中的数据包列表中，选择一条数据包并点击右键，然后选择“Follow TCP Stream”选项，可以查看这个TCP流的内容。
5.配置一个简单的局域网，使用至少两台计算机和一个交换机。
连接计算机和交换机，并使用交换机上的端口连接计算机。
6. 配置计算机的IP地址和子网掩码，确保两台计算机在同一子网中。
测试两台计算机是否能够互相ping通，以验证配置的正确性。
7. 配置一个路由器，将两个子网连接起来。
配置路由器的IP地址、子网掩码和默认网关。
测试两个子网的计算机是否能够互相ping通，以验证配置的正确性。
8. 配置一个交换机，将多个子网连接起来。
使用交换机的端口连接路由器和各个子网的计算机。
测试各个子网的计算机是否能够互相ping 通，以验证配置的正确性。
第四部分：实验总结通过完成本实验，研究生将对计算机网络的基本原理和概念有更深入的了解。
研究生能够熟练地使用Wireshark软件进行数据包捕获与分析，了解TCP/IP协议的传输过程。
研究生还能够独立配置和维护一个简单的局域网，使用路由器和交换机的命令进行网络配置和故障排除。
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实验内容
TCP协议分析
使用TCPTest程序分析TCP报文首部信息、TCP连 接的建立过程、TCP连接的撤销过程、滑动窗口 机制和拥塞控制机制。
UDP协议分析
使用模拟通讯程序UDPTest发送消息数据， 并使用Ethreal软件截获报文，分析UDP协 议的报文格式。并进而了解和理解UDP协议 的运行机理。
北航计算机学院教学实验中心
实验原理 — TCP协议简介
TCP协议 — Transfer Control Protocol 特点：
可靠的 面向连接的
传输之前建立TCP连接 传输结束撤销TCP连接
滑动窗口 可靠传输技术
北航计算机学院教学实验中心
实验原理 — TCP报文格式
16位源端口号 32位顺序号 32位确认号
数据
PC B
北航计算机学院教学实验中心
实验原理 — TCP撤销连接过程
时间
时间
PC A
Fin P Ack P+1
Fin Q Ack Q+1
PC B
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拥塞控制－滑动窗口
发送窗口
接收窗口:接收端空闲的接收缓存的大小
北航计算机学院教学实验中心
滑动窗口－发送窗口变化
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北航计算机学院教学实验中心
慢启动和拥塞避免
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拥塞控制
网络拥塞的处理 ssthresh=cwnd/2
超时和重传 超时重传时间：RTO 平均往返时延：RTT 修正的Karn算法
窗口探查技术：探查报文的发送间隔 快重传和快恢复：定性分析
体会上述方北航法计算的机学协院教同学工实验作中心。
❖ 按照图4-10所示进行组网，确保组网正确和路由器、PC接口IP 地址配置正确。
❖ PCA（PCC）在Linux下打开一个新的“终端命令行”，使用命令 启动Ethereal软件，进行报文截获。
❖ PCA（PCC）（即发送端）在Linux下“终端命令行”中运行脚本 来初始化“TCPConnection实时监控模块”：
实验6 传输层协议分析
2006.05
北航计算机学院教学实验中心
总体说明
4.1节实验使用Windows系统，实验步骤按书本； 4.2节实验同时使用Windows系统和Linux系统，
实验步骤按补充教材； 4.3节实验使用Windows系统，实验步骤按此补充
教材。 两个人为一组（PCA和PCB为一组，PCC和PCD为一
关于“TCP协议测试软件”的休眠设置的解 疑说明：
❖ 接收端中有“休眠时间”和“计数器阀值”两 个与休眠有关的参数，此处休眠指的是“TCP 协议测试软件”应用程序进程在从套接字中读 取n次（由“计数器阀值”设置）数据后开始 休眠，即应用程序进程停止从套接字中读取数 据，而此时处于内核态的“TCP协议模块”仍 在工作。
URG ACK PSH RST SYN FIN
16位校验和 选项 数据
16位目的端口号
16位窗口大小
16位紧急指针
北航计算机学院教学实验中心
实验原理 — TCP建立连接过程
时间
时间
PC A
syn seq=N ctl=syn syn seq=M ctl=syn ack=N+1 seq=N+1 ctl=ack ck=M+1
组）
接收端。 TCP实验中使用Ethereal截报文时切记启用TCP报
文过滤。 北航计算机学院教学实验中心
总体说明
在Linux系统下做的实验先在本地磁盘保存相关 实验数据，待此系统下所有实验（4.2节实验1、 2、3）做完后再改动PC机IP地址设置，将相关实 验数据上传FTP服务器（192.192.169.200）；并 同时清空保存在本地磁盘目录/root/DATA/中的 实验数据。
实验原理 — UDP协议简介
UDP协议 — User Datagram Protocol
无连接
不需要建立连接
不可靠的
北航计算机学院教学实验中心
实验原理 — UDP报文格式
16位源端口号 16位长度
数据
16位目的端口号 16位校验和
北航计算机学院教学实验中心
软件介绍
北航计算机学院教学实验中心
北航计算机学院教学实验中心
实验内容
TCP协议基本分析实验 TCP拥塞控制实验 UDP协议分析实验 TCP编程实验（选做）
北航计算机学院教学实验中心
TCP协议分析
网络连接图，PCA（PCC）和PCB（PCD）都进Windows系统 ，实验步骤按书本不变
2人一小组，共用交换机和路由器各1台。
E0/0：192.168.1.1
E0/1：192.168.2.1
PCA PCB
Vlan 2 E0/1
E0/23
Vlan 3
E0/2 IP：192.168.1.2 网关：192.168.1.1
E0/24
IP：192.168.2.2 网关：192.168.2.1
北航计算机学院教学实验中心
滑动窗口机制和窗口侦查机制分析
同上图 步骤
糊涂窗口综合症
含义
❖ 接收方通告了一个小的窗口 ❖ 发送方发送少量的数据 ❖ 导致传输效率降低
解决
❖ 接收方不通告小窗口：推迟确认 ❖ 发送方：Nagle算法（尽量一次发送较大数据）
北航计算机学院教学实验中心
慢启动和拥塞避免
接收窗口（rwnd）的变化 拥塞窗口（cwnd）的变化 慢启动：按照指数函数增加cwnd 拥塞避免：按照线性函数增加cwnd
❖ PCA（PCC）（即发送端）在Linux下打开一个新的“终端命令行 ”，使用命令启动TCPTest程序，
❖ 在PCA（PCC）（即发送端）的“终端命令行”中运行脚本来读 取“TCPConnection实时监控模块”已记录的此TCP连接期间的 相关参数数据：
❖ 分析文件send2-组座号（或receive2-组座号）和send2-组座号 -tcpsndwnddata.txt，体会滑动窗口机制。
在Windows系统下做的实验数据在切换Linux系统 前上传FTP服务器。因为每次启动系统磁盘自动 清空前次改动。
各实验的实验分析工作，可随实验同步进行，也 可做完所有实验后进入Windows系统再从FTP服务 器下载本组实验数据进行，完成实验报告。
北航计算机学院教学实验中心
TCP协议测试软件