软件说明
系统概述
产品简介
网络协议实验教学系统(SimpleNPTS)结合高校教育的实际情况,针对网络原理课程中的网络协议部分原理知识,通过软件来实现辅助教学,让学生在实践的过程中更深入地掌握网络协议的基础理论知识。本系统能够使学生清楚的理解和掌握网络的内部结构和协议,通过编辑各种协议的数据包深入学习计算机网络的内部原理,同时也可以很好的辅助网络编程的调试。网络协议教学系统作为一门独立的课程体系,以实验为主,强调学生的主动性和设计性,能够拓宽学生的思路,达到真正的教学互动。
利用网络协议教学系统学生可以自由分组,分别担任不同的角色,也可以根据实验的不同,灵活搭建实验环境,进行实验分组和角色分配。每台机器上都安装报文编辑软件和协议分析软件,操作实验的时候,根据实验内容和角色的不同分别启动报文编辑软件或协议分析软件。报文编辑机可以模拟各种网络行为,编辑各种协议的数据包;协议分析软件接收报文编辑软件生成的各种协议数据包,通过分析捕获的数据包,学习并理解IPv4和IPv6的内容原理及实现过程。
同时,该系统配套的实验考核功能可用来检验学生对网络协议实验的掌握情况,考试针对具体协议进行,由教师来编制协议试题,设定需要填写的协议分块内容、标准答案,学生按照试题要求填空,系统自动判断学生的回答内容正确与否并进行评分。该系统作为一种教学工具,不仅为教师教学提供帮助,更是学生学习网络原理知识的好帮手。
系统结构
网络协议教学系统可以根据实验的不同,灵活搭建实验环境,进行实验分组和角色分配。PC上统一安装协议编辑软件和协议分析软件,操作实验的时候,根据实验内容和角色的不同分别启动协议编辑软件或协议分析软件。同时,可以配合国内知名网络设备厂商锐捷网络公司的网络工程实验设备可搭建出复杂多样的网络实验环境,与网络协议教学系统相互配合,可开展多种大型复杂网络实验,是目前国内高校非常理想的培养网络人才的实验平台。
系统特点
智能性:提供实验考核功能,减轻教师考核工作;
全面性:系统软件、硬件、教材、实验考核四合一,打造完美实验室。
先进性:支持IPv6;还可进行网络程序设计、网络攻防和故障性能分析等课程学习;
应用性:可构建出网络各种服务环境,例如:Routing、DNS、Web、FTP;
真实性:提供真实的网络实验硬件平台,而非软件模拟;
直观性:独特的会话交互图,使协议通信过程直观生动,使实验清晰明了;
扩展性:能够方便扩充新协议,并添加新的实验内容。
系统组成
SimpleNPTS由硬件系统、软件系统、实验教程等部分组成。SimpleNPTS标准配置支持30台学生机,并可自由扩充,支持更多学生的并发实验。可以搭建不同的实验环境,可以进行实验分组和角色分配,方便学生开展实验学习。
硬件组成
SimpleNPTS的硬件主要包括一台实验控制设备,用以提供应用层服务,实现基于Web的实验管理功能,同时提供数据采集和对用户端管理的功能,并为实验系统提供安全可靠的硬件服务环境。
软件组成
协议编辑软件
网络协议协议编辑软件为学生提供多种编辑和发送数据包的方式,学生可以根据需要载入或编辑一个帧序列,并按照自己的想法修改某一单帧的各种属性,包括从MAC层到应用层的各种协议字段的属性。在编辑的同时,会相应地显示整个协议树的层次结构和层次模型,使学生对网络协议的层次结构有更直观的了解,便于学生理解和学习。
学生按单帧或者帧序列的方式发送数据帧,发送的时间间隔学生可以自定义。通过系统提供的工具,可以更灵活的进行实验,掌握协议原理。
协议编辑视图:发送并编辑数据包,主要是在编辑视图中进行,学生可以通过编辑并发送数据帧来触发网络行为,也可以通过系统自带的工具(如TCP连接,SNMP连接工具等)来学习协议的基础原理。
视图功能划分:该视图分为数据包列表区、数据包编辑区、十六进制显示区、协议模型显示区等四个显示区,对数据包的编辑提供良好支持。
数据包列表区:在数据包列表区,根据需要编辑发送多个数据包,该模块可以创建多个单帧并组成帧序列,与单帧编辑器联动编辑,真实模拟网络行为。
地址本:地址本提供主机扫描和端口扫描两个功能。通过主机扫描,可以列出当前网络中活动主机的IP地址、MAC地址及主机名。
协议模型:以图形化模型显示协议的封装层次。
十六进制对照表:以十六进制的方式显示已编辑的数据帧的各字段属性值,并在右侧给出十六进制数据对应的ASCII码。
协议分析软件
协议分析软件的主要功能是捕获网络上传输的数据包,并根据设置的过滤条件对捕获的数据进行解析。系统可以解析以太网中多种常用协议,并以会话交互图的方式显示完整的通信过程,直观呈现信息交互方式,加深学生对协议的理解。系统提供多种保存方式,可以把捕获的数据保存成文件,方便日后分析学习。
会话分析:会话分析从两个主机进行通信会话的角度解析常用协议,可以从捕获的数据帧中提取出某个会话的所有帧,并形成会话交互图,方便学生观察一个完整的会话过程及传输内容。
协议解析:协议解析对捕获的所有数据帧进行分析显示,使学生对网络中传输的数据有一个直观的了解,清楚每个数据帧的具体含义,可以直接观察网络中数据帧的类型、数据传输的过程以及该帧的作用。当网络出现问题时,可以帮助学生找出引起问题的原因。
过滤器设置:对大量数据帧进行解析时,可使用过滤器选择感兴趣的内容进行解析。系统设计了定义过滤器,使用时先在定义过滤器中设置过滤条件,系统将捕获符合过滤器设定条件的数据包。
TCP连接视图:可利用该工具连接到服务器,通过执行不同协议的多个命令,观察服务器端与客户端发送和接收的信息,配合分析端捕获连接过程产生的数据帧,可以加深对应用层协议的理解。
SNMP连接工具视图:系统提供的SNMP连接工具,可以向启动SNMP服务的主机发送请求,后者会给出回应,由此来建立一个SNMP会话。观察显示区中的取值结果,能够深入了解SNMP协议的作用及协议结构。
实验管理系统
为了方便教学,本系统自带了实验管理系统,本系统包含:系统管理和实验考核两大功能模块。老师可通过WEB页面浏览学生信息,添加考试、登陆服务器查看学生的相关信息和实验情况。学生在客户端可以实现选择考场进行考试、个人信息的修改、查询考试成绩等功能。根据每个实验的要求,学生可以把自己编辑好的数据包发送给服务器端。服务器端软件根据数据的正确与否,给学生返回不同信息,并记录学生实验情况。
实验教材
网络协议分析及应用实验教程》是西普公司联合北京航天航天大学编写的内部实验教材,本教材对每个实验都进行了详细的讲解,并对实验目的、实验原理、课时安排、实验环境、实验步骤等多个教学环节进行了详细说明。同时针对实验结果,设置了问题,使学生通过分析实验数据,了解实验的实质。为加深学生对实验中所涉及的知识点的理解,每个实验结束后都有实验思考题。
实验内容
SimpleNPTS包含协议分析、协议应用、网络编程、网络攻防实验等实验内容,包含IPv4、IPv6协议簇实验。
实验类别 |
实验目录 |
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数据链路层协议分析 |
以太网链路层帧格式分析 802.1Q数据格式分析 BPDU报文结构分析 STP工作原理分析 |
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网络层协议分析 |
IP地址分类与IP数据包的组成 ARP地址解析协议 ICMP互连控制报文协议 IGMP因特网组管理协议 |
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传输层协议分析 |
UDP用户数据报协议 TCP传输控制协议 |
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应用层协议分析 |
TELNET协议 FTP协议 DNS域名服务协议 SMTP和POP协议 SNMP协议与网络管理 DHCP动态主机配置协议 HTTP超文本传输协议 WINS和NETBIOS协议 |
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路由协议分析 |
路由信息协议RIP 开放式更短路径优先协议OSPF |
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IPv6实验 |
基本IPv6报文分析 IPv6扩展报头分析 用户数据包(UDP)与IPv6分析 传输控制协议(TCP)与IPv6分析 IPv6因特网控制消息协议ICMPv6分析 IPv6路径MTU发现(PMTUD) 邻居发现协议(NDP)分析 |
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网络攻防实验 |
ARP地址欺骗 ICMP重定向 TCP与UDP端口扫描 路由欺骗 |
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网络故障实验 |
网络冲突 路由环与路由回路 |
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网络编程实验 |
显示你的IP地址(Java) 用SOCKET进行客户与服务器通信(Java) 利用UDP Socket技术实现IP多点传送(Java) 建立一个简单的聊天程序(Java) 创建一个简单的聊天室(VC) 主机网络配置信息查询工具(VC) |