計算機網絡綜合實驗指南
本實驗將結合《計算機網絡自頂向下》前三章的核心概念，通過實際操作加深對應用層、運輸層和網絡層的理解。實驗涵蓋?HTTP/TCP抓包分析、DNS解析觀察、網頁性能評估及簡單Socket編程，幫助你將理論轉化為實踐。
實驗準備
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工具：
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Wireshark（下載鏈接）
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Chrome 瀏覽器
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Python 環境（推薦安裝?Python 3.x）
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網絡環境：確保能訪問互聯網（如訪問?
http://example.com）。
實驗任務 1：使用 Wireshark 捕獲 HTTP/TCP 流量
目標：觀察 TCP 三次握手、HTTP 請求/響應、TCP 四次揮手。
步驟：
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啟動 Wireshark：
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選擇監聽的網絡接口（如 Wi-Fi）。
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設置過濾條件：
tcp.port == 80（僅捕獲 HTTP 流量）。 -
點擊?藍色鯊魚鰭按鈕?開始抓包。
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觸發 HTTP 請求：
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打開瀏覽器，訪問?
http://example.com。
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停止抓包：
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返回 Wireshark，點擊?紅色方塊按鈕?停止捕獲。
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分析數據包：
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TCP 三次握手：
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查找前三個 TCP 包（Flags: SYN → SYN-ACK → ACK）。
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點擊 SYN 包，查看?Transmission Control Protocol?下的?
Sequence Number?和?Acknowledgment Number。
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HTTP 請求/響應：
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查找?
GET / HTTP/1.1?請求包，展開?Hypertext Transfer Protocol?查看請求頭。 -
找到狀態碼為?
200 OK?的響應包，查看響應內容。
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TCP 四次揮手：
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過濾?
tcp.flags.fin == 1，觀察 FIN 和 ACK 包的交互。
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驗證問題：
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三次握手中，Client 和 Server 的初始序列號（ISN）分別是多少？
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HTTP 響應包中的?
Content-Type?是什么？ -
四次揮手中，哪一方先發送了 FIN 包？
實驗任務 2：分析 DNS 查詢
目標：理解域名解析過程，觀察 DNS 協議交互。
步驟：
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清空 DNS 緩存（可選）：
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Windows：
ipconfig /flushdns -
macOS/Linux：
sudo dscacheutil -flushcache
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捕獲 DNS 流量：
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在 Wireshark 中設置過濾條件：
dns。 -
在瀏覽器中訪問一個新域名（如?
http://neverssl.com）。
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分析 DNS 數據包：
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查找?DNS Query?和?DNS Response。
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展開?Domain Name System，查看查詢類型（如 A 記錄）、響應 IP 地址。
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注意事務 ID（Transaction ID）如何匹配請求與響應。
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驗證問題：
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DNS 查詢的類型是 A 記錄還是 AAAA 記錄？
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域名解析耗時多少毫秒？（查看?
Time?列） -
DNS 響應中返回的 IP 地址是什么？
實驗任務 3：使用 Chrome 開發者工具分析網頁性能
目標：評估網頁加載性能，識別關鍵耗時階段。
步驟：
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打開 Network 面板：
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Chrome 中按?
F12?→ 切換到?Network?標簽。 -
勾選?Disable cache（避免緩存干擾）。
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捕獲網頁加載過程：
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訪問一個復雜網頁（如?
http://www.nytimes.com）。 -
觀察所有請求的加載順序和時間線。
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分析性能瓶頸：
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按?Time?列排序，找到耗時最長的請求。
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點擊該請求 → 查看?Timing?標簽，分析各階段耗時：
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Queuing：請求排隊時間。
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DNS Lookup：DNS 查詢耗時。
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Initial connection：TCP 握手 + SSL 握手（HTTPS）。
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Content Download：下載內容耗時。
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驗證問題：
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頁面加載共發起了多少個請求？
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耗時最長的請求是哪種類型（JS、圖片、XHR）？
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該請求的?
Content Download?階段耗時多少？
實驗任務 4：編寫簡單的 Socket 程序
目標：體驗 TCP/UDP 通信，理解協議差異。
步驟：
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TCP 客戶端/服務端通信：
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服務端代碼（Python）：
python
import socket s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) s.bind(('0.0.0.0', 8080)) s.listen() conn, addr = s.accept() print(f"Connected by {addr}") data = conn.recv(1024) print(f"Received: {data.decode()}") conn.send(b"Hello from server!") conn.close() -
客戶端代碼（Python）：
python
import socket s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) s.connect(('localhost', 8080)) s.send(b"Hello from client!") data = s.recv(1024) print(f"Received: {data.decode()}") s.close() -
運行觀察：
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先啟動服務端，再運行客戶端，查看控制臺輸出。
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UDP 客戶端/服務端通信：
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服務端代碼：
python
import socket s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) s.bind(('0.0.0.0', 8080)) data, addr = s.recvfrom(1024) print(f"Received from {addr}: {data.decode()}") s.sendto(b"Hello from UDP server!", addr) -
客戶端代碼：
python
import socket s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) s.sendto(b"Hello from UDP client!", ('localhost', 8080)) data, addr = s.recvfrom(1024) print(f"Received: {data.decode()}") s.close() -
運行觀察：
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注意無需建立連接，直接發送數據。
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驗證問題：
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TCP 和 UDP 在代碼中有何關鍵區別？
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如果先啟動客戶端再啟動服務端，TCP 和 UDP 的行為有何不同？
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UDP 服務端能否收到客戶端消息？為什么？
實驗總結與拓展
知識點回顧：
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應用層：HTTP/DNS 協議格式、網頁性能優化。
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運輸層：TCP 可靠傳輸機制（握手、揮手）、UDP 無連接特性。
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工具使用：Wireshark 抓包、Chrome 開發者工具分析。
拓展挑戰：
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使用 Wireshark 捕獲 HTTPS 流量（需導入瀏覽器證書）。
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修改 Socket 程序，實現多客戶端并發通信（TCP 多線程）。
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分析 HTTP/2 與 HTTP/1.1 的流量差異（如多路復用）。
