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CS-MEDIUM-04 计算机网络常识与实验 ​

Step 1 ​

Part 1：特殊 IP 地址与网段 ​

  1. 127.0.0.1 的作用 解释 127.0.0.1 的含义及用途，并说明它与 localhost 的关系。
  2. 常见特殊网段 除了 127.0.0.1，还有哪些保留地址和特殊网段？请至少举出 3 类并说明用途，例如：
    1. 私有地址（Private IP）
    2. 回环地址（Loopback）
    3. 链路本地地址（Link-local）
    4. 多播地址（Multicast）
    5. 广播地址（Broadcast）

Part 2：计算机网络分层模型 ​

  1. 各层协议与作用 简述 OSI 七层模型 与 TCP/IP 四层模型，并说明每一层的主要功能和常见协议。

提示： 例如 HTTP 属于应用层，TCP 属于传输层。

  1. 常用协议举例 列出至少 5 个常用网络协议，并标注它们所在的层次及典型用途。

Part 3：DNS 的工作流程 ​

  1. DNS 的作用 简述 DNS 在网络通信中的作用。
  2. DNS 查询流程 描述从浏览器输入 www.example.com 到最终获取 IP 地址的 DNS 解析过程，包含以下内容：
    1. 浏览器缓存、本地缓存、hosts 文件
    2. 递归查询与迭代查询的区别
    3. 根域名服务器、顶级域名服务器、权威 DNS 服务器的作用
  3. 实际操作 使用 nslookup 或 dig 命令，查询任意一个域名的解析过程，并截图结果。

Part 4：ARP 协议基础 ​

  1. ARP 的作用 简述 ARP（地址解析协议）的工作原理，以及它在局域网通信中的地位。
  2. ARP 报文结构 了解 ARP 请求与 ARP 响应的报文格式（硬件类型、协议类型、MAC 地址、IP 地址等字段）。
  3. ARP 与安全 简述 ARP 协议存在的安全隐患，以及常见的防护手段（例如静态 ARP 表、ARP 防护软件等）。
  4. 动手实验（可选加分） 使用抓包工具（如 Wireshark）捕获一次正常的 ARP 请求与响应报文，并分析字段含义。

Tips ​

  1. 常识和基础部分可参考群中资料《计算机网络：自顶向下方法》，书中关于通信网的一些题目涵盖外的知识点也推荐了解一下。
  2. 后面部分需要同学们发挥主观能动性，自行了解相关概念；回答注意体现自己理解即可，完成度可以放在第二位，可以参考https://www.runoob.com/w3cnote/summary-of-network.html以及https://csdiy.wiki/计算机网络/topdown_ustc/
  3. 本题不需要提交

Step 2 ​

Part 1:IP 地址转换 ​

题目： 编写一个程序，输入一个 IPv4 地址（形如 "192.168.1.1"），输出它对应的 32 位无符号整数形式。 再将该整数转换回 IPv4 字符串，验证是否一致。

示例：

makefileCopyEdit输入: 192.168.1.1

输出: 3232235777

再转换回: 192.168.1.1

Part 2:模拟 Ping ​

题目： 编写一个简单的 TCP 或 UDP 客户端，连接到 example.com 的 80 端口，成功建立连接后输出“连接成功”，否则输出“连接失败”。 （不要求真正发送 ICMP Ping 报文，用 socket 即可）

提示： 可以使用 socket 库，注意异常处理。

Part 3:HTTP 请求解析 ​

题目： 编写一个程序，向 http://example.com 发送 HTTP 请求（GET），接收服务器返回的数据，并打印 HTTP 响应头（Header）部分。

加分： 在代码中手动构造 HTTP 请求报文（字符串拼接），而不是直接用高级网络库。

Step 3 ​

Part 1:简易聊天室（TCP） ​

题目： 使用 TCP Socket 编程，实现一个简单的 多人聊天室：

  • 服务器端：接收多个客户端连接，将收到的消息广播给所有已连接客户端。
  • 客户端：连接到服务器，能发送和接收消息。

加分： 实现“昵称”功能，在每条消息前加上发送者昵称。

Part 2:数据包解析器 ​

题目： 编写一个程序，读取给定的一个 PCAP 文件（抓包文件），统计其中出现最多的源 IP 地址，并输出它的出现次数。

提示：

  • PCAP 文件可以用 Wireshark 抓几个包生成。
  • Python 可用 scapy 解析，C 可用 libpcap。

Part 3:自定义“迷你协议” ​

题目： 自己设计一个简单的应用层协议：

  • 报文格式：[LEN][TYPE][DATA]
    • LEN：数据部分长度（1字节）
    • TYPE：消息类型（1字节，1=文本，2=数字）
    • DATA：实际数据
  • 编写客户端与服务器：
    • 客户端可发送两种类型的消息
    • 服务器收到消息后解析，并按类型输出

加分：

  • 支持多客户端
  • 支持粘包/拆包处理

Part 4:模拟 ARP 表 ​

题目： 编写一个程序，模拟一个 ARP 表（IP ↔ MAC 映射关系）：

  • 支持添加、删除、查询条目
  • 查询不到时输出“未找到”
  • 使用结构体（C/C++）或字典（Python）实现

Step 4 ​

Part 1：ARP ​

什么是 ARP 欺骗？ 简述 ARP 协议的工作原理，并解释何为 ARP 欺骗攻击。

ARP 协议的漏洞分析 ARP 协议的哪一项设计特点，使得局域网内可以被实施 ARP 欺骗？请结合原理说明。

编程实战：ARP 欺骗 使用 C 语言 编写一个简单的 ARP 欺骗程序，使得与您处于同一 Wi-Fi 网络的目标设备（例如室友的电脑，或您自己的另一台设备）失去网络连接。

提示： 建议先熟悉以太网帧结构与 ARP 报文格式。实验时请注意合法合规，仅在允许的设备上测试。

Part 2：IPv6 ​

为什么需要 IPv6？ 简述 IPv6 出现的背景，以及相比 IPv4 的主要改进之处。

获取运营商分配的 IPv6 地址 尝试在自己的设备上查看并获取运营商提供的 IPv6 地址，并截图记录。

实验：Nginx IPv6 配置 配置 Nginx 使其可以通过 IPv6 对外提供服务，并在外网进行访问测试。（简单输出一个helloworld即可）

加分项： 如果使用校园网环境，可尝试直接通过 IPv6 对外访问。

Part 3：DNS ​

什么是 DNS 污染？ 调查并简述 DNS 污染的原理、表现形式以及危害。

修改本地 DNS 服务器地址 将本机的 DNS 服务器地址修改为指定值（例如公共 DNS：8.8.8.8），并测试访问效果。

修改 hosts 文件 编辑本机的 hosts 文件，将 GitHub 相关域名直接映射到对应 IP 地址，然后测试访问是否有所改善。

提示： 注意修改前备份原文件，防止因配置错误导致无法访问网站。

Step 4：组网实验 ​

希望你可以使用任意的网络模拟器(推荐使用PacketTracer,当然了要是你能用HCL做我向你致以崇高的敬意)最终完成下示网络拓扑结构的搭建：

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咱们可以分步骤来进行:

Part 4.1.1 ​

完成 10.0.10.0/24与10.0.20.0/24网段的搭建,使PC0至PC3可以互通

Part 4.1.2 ​

完成10.0.30.0/24网段的搭建，并为Edge_Route与Side_Route配置动态路由协议，在不使用静态路由的前提下,使PC0至PC4可以互通

Part 4.1.3 ​

配置ICP,并为其配置静态路由,使PC0至PC4可以连通ICP

Part 4.1.4 ​

假设ICP所在的网段为外网,PC0至PC3所在的网段为内网,为Edge_Route配置NAT,你可以使用 Ping 测试连通性。

额外项目 ​

Part 4.2.1 ​

配置VLAN,令PC0与PC2加入vlan10,PC1与PC3加入vlan20

Part 4.2.2 ​

将Edge_Route替换为防火墙,并配置规则,使:

  • PC0-3能连通PC4、Edge_Route、ICP
  • PC4能连通Edge_Route、ICP、不能连通PC0-3
  • ICP不能连通PC0-4、Edge_Route

小Tip:

  • 记得保存
  • 网络设备的命令行和Linux还是不太一样,建议多看看文档.可以在命令行里面输入?来获取可用命令和参数

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出题人联系方式 ​

fw190 QQ:1242641543

杨沁雨 QQ: 1353516434