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文檔簡介

接口與協(xié)議實驗方案（計算機網絡方向）一、實驗基本信息項目內容實驗名稱計算機網絡接口識別與常用協(xié)議功能驗證實驗適用專業(yè)計算機科學與技術、網絡工程、通信工程實驗時長2課時（90分鐘）核心知識點1.常見網絡接口（RJ45、串口、USB轉串口）的結構與用途；2.TCP/IP協(xié)議棧（IP、TCP、HTTP）的工作原理；3.協(xié)議數據單元（PDU）的捕獲與分析實驗目標1.能識別并區(qū)分不同網絡接口，完成接口物理連接；2.掌握Wireshark等工具捕獲協(xié)議數據包的方法；3.分析TCP三次握手、HTTP請求/響應等協(xié)議交互過程；4.理解接口與協(xié)議的協(xié)同工作機制，排查基礎網絡故障二、實驗環(huán)境準備（一）硬件設備實驗終端：學生個人計算機（Windows10/11系統(tǒng)，需開啟管理員權限）；網絡設備：千兆交換機1臺、路由器1臺（已配置局域網IP段，如/24）；接口相關設備：RJ45網線（直連/交叉線各2根）、RJ45水晶頭（8P8C）、壓線鉗1把；USB轉串口模塊（CH340芯片）2個、串口線（DB9接口）1根；網線測試儀1臺（用于驗證RJ45接口連接通斷）。（二）軟件工具協(xié)議分析工具：Wireshark（最新版，需提前安裝WinPcap/Npcap驅動）；網絡配置工具：Windows命令提示符（CMD）、PuTTY（串口調試工具）；輔助工具：Notepad++（查看數據包文本內容）、MicrosoftEdge瀏覽器（發(fā)起HTTP請求）。（三）預習任務查閱資料，明確“物理層接口”與“協(xié)議”的關系（接口是協(xié)議的物理載體，協(xié)議通過接口實現數據傳輸）；提前了解TCP三次握手的過程（SYN→SYN+ACK→ACK）及HTTP請求方法（GET、POST）的區(qū)別；熟悉Wireshark的基礎操作（選擇網卡、設置過濾條件、捕獲數據包）。三、實驗流程與步驟第一階段：網絡接口識別與物理連接（30分鐘）步驟1：常見接口結構觀察與識別分組觀察實驗設備中的接口：RJ45接口：觀察交換機、路由器、計算機網口的8針引腳排列，對比直連網線與交叉網線的線序（直連：T568B-T568B；交叉：T568A-T568B）；串口（DB9）：查看USB轉串口模塊的DB9接口引腳定義（2-RXD、3-TXD、5-GND），明確串口用于點對點數據傳輸的特點；填寫《接口識別記錄表》，標注各接口的外觀特征、引腳數量、適用場景（如RJ45用于以太網，串口用于設備調試）。步驟2：RJ45接口連接與通斷測試小組協(xié)作制作1根RJ45直連網線：用壓線鉗剝去網線外皮（長度約1.5cm），按T568B標準排列8根線（橙白-橙-綠白-藍-藍白-綠-棕白-棕）；將線芯插入水晶頭，用壓線鉗壓接固定，使用網線測試儀驗證通斷（8個指示燈依次亮起為正常）；用制作的網線連接計算機與交換機，觀察計算機右下角網絡圖標（顯示“已連接”表示物理層接口連接正常）。步驟3：串口連接與調試將USB轉串口模塊插入計算機USB口，通過“設備管理器”查看端口號（如COM3）；打開PuTTY，選擇“Serial”模式，設置波特率9600、數據位8、停止位1、校驗位None，點擊“Open”；在串口調試界面輸入字符（如“Hello,Serial!”），觀察數據是否正?；仫@（驗證串口接口的雙向通信功能）。第二階段：協(xié)議數據包捕獲與分析（50分鐘）步驟1：TCP協(xié)議三次握手捕獲打開Wireshark，選擇計算機連接交換機的網卡（如“Ethernet”），點擊“開始捕獲”；打開CMD，輸入命令telnet（路由器LAN口IP），發(fā)起TCP連接請求；捕獲10秒后停止，在Wireshark過濾欄輸入“tcp”，篩選TCP數據包；分析數據包序列：找到“SYN”標志位為1的數據包（客戶端發(fā)起連接請求）；對應“SYN+ACK”標志位為1的數據包（服務器響應）；最后找到“ACK”標志位為1的數據包（客戶端確認），完成三次握手；記錄三次握手的源IP、目的IP、端口號及序列號，填寫《TCP協(xié)議分析表》。步驟2：HTTP協(xié)議交互分析保持Wireshark捕獲狀態(tài)，打開Edge瀏覽器，訪問“”（路由器管理界面）；頁面加載完成后停止捕獲，過濾欄輸入“http”，篩選HTTP數據包；定位“HTTPGET”請求數據包：查看“RequestLine”（請求行），確認請求方法為GET，請求URL為“/”；查看“Headers”（請求頭），提取“Host”“User-Agent”等字段；找到對應的“HTTP200OK”響應數據包：查看“StatusCode”（狀態(tài)碼），確認請求成功；查看“ResponseBody”（響應體），識別HTML頁面的起始標簽（<html>）；對比請求與響應數據包的時間戳，計算HTTP請求的延遲時間。步驟3：基礎網絡故障排查（10分鐘）模擬故障場景：將RJ45網線故意接反（水晶頭線序錯誤），觀察計算機網絡狀態(tài)（顯示“無網絡訪問”）；排查過程：用網線測試儀檢測，發(fā)現指示燈不按順序亮起，判斷接口物理連接故障；重新制作網線（按標準線序），再次連接后網絡恢復正常；總結：接口物理連接的正確性是協(xié)議正常工作的前提，物理層故障會直接導致上層協(xié)議無法交互。四、實驗結果與分析要求（一）數據記錄《接口識別記錄表》：需包含接口名稱、外觀圖（手繪或截圖）、引腳數量、適用設備、傳輸速率等信息；《TCP協(xié)議分析表》：記錄三次握手的數據包編號、源IP、目的IP、源端口、目的端口、標志位（SYN/ACK）、序列號；《HTTP協(xié)議分析報告》：粘貼GET請求與200OK響應的數據包截圖，標注關鍵字段含義。（二）核心問題分析對比RJ45接口與串口的差異：從傳輸方式（點對點/點對多）、速率（高速/低速）、用途（網絡連接/設備調試）三個維度分析；若TCP三次握手只捕獲到前兩次數據包（SYN、SYN+ACK），可能的原因是什么？（提示：客戶端未發(fā)送ACK，可能是防火墻攔截或客戶端網絡配置錯誤）；為什么訪問“”會同時捕獲到TCP和HTTP數據包？（提示：HTTP基于TCP協(xié)議傳輸，TCP負責建立可靠連接，HTTP負責封裝應用層數據）。五、注意事項與安全規(guī)范硬件操作安全：制作RJ45網線時，壓線鉗使用需注意力度，避免傷手；USB轉串口模塊插拔時需關閉PuTTY軟件，防止設備識別異常。軟件使用規(guī)范：Wireshark捕獲數據包時，僅允許分析實驗局域網內的流量，禁止捕獲外部網絡數據；禁止在實驗計算機上安裝無關軟件，避免干擾實驗環(huán)境。故障處理原則：遇到網絡連接異常時，先檢查物理接口（網線、串口線是否插緊），再排查軟件配置（IP地址、端口號是否正確）；無法解決的問題及時舉手求助，不得擅自拆卸實驗設備。六、實驗拓展與延伸進階實驗：嘗試用Wireshark捕獲HTTPS協(xié)議數據包，對比HTTP與HTTPS的差異（HTTPS有TL

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