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教材
高军，吴亮红，卢明，席在芳，唐秀明主编，《动手做计算机网络仿真实验-基于Packet Tracer（微课视频版）》，清华大学出版社出版，2023年9月。
高军，陈君，唐秀明，张剑主编，《深入浅出计算机网络（微课视频版）》，清华大学出版社出版，2022年8月。
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教学内容安排及要求
计算机网络课程中的抽象概念繁多，很多理论知识需要通过实验验证的方式才能使学习者更深刻地理解和掌握。由思科（Cisco）公司开发的Packet Tracer软件，是一个简单易用且功能强大的计算机网络仿真实验平台，它为计算机网络课程的初学者提供了网络设计、网络配置和网络故障排除的仿真环境。
本书可作为《深入浅出计算机网络（微课视频版）》配套的实验用书，同时也适合作为其他高校和大、中专院校计算机网络课程的实验实训指导书，本书的实验内容与教材内容相辅相成，不仅使学习者掌握使用Cisco Packet Tracer里的相关设备完成网络设计、实现方法和步骤，并进行验证，而且可以使学习者进一步理解实验所涉及的原理和技术，加深对教学内容的理解，培养学生分析问题、解决问题的能力。
本书每个实验提供了详细的微课视频和配套课件，在中国大学MOOC和学银在线也有线上课程，可以采用线上线下混合教学的方式，让学生通过线上学习的方式对相关实验进行预习，课堂以学生动手实践和交流总结为主，有效地提高教学效率。
本大纲可供计算机科学与技术，信息安全，物联网工程，软件工程，数据科学与大数据技术，信息与计算科学，网络工程，电子信息工程，电气工程及其自动化，通信工程，自动化等专业本科生和专科生使用。
（一）理论教学内容安排和要求
第1章 认识Packet Tracer仿真软件
【要求】
● 了解Packet Tracer软件的获取、安装以及运行；
● 掌握如何构建网络拓扑、配置网络设备、进行网络测试、查看网络设备的相关网络信息、单步模拟和协议分析；
● 了解IOS命令行模式和命令辅助。
第2 章 物理层相关实验
【要求】
● 熟悉常用网络设备及其互连；
● 熟悉计算机、集线器、以太网交换机以及路由器等常用网络设备；
● 掌握常用网络设备之间的互连。
第3章 数据链路层相关实验
【要求】
● 验证数据链路层中的点对点协议协议；
● 掌握使用集线器构建共享式以太网的方法，验证共享式以太网的特点；
● 掌握使用交换机构建交换式以太网，验证交换式以太网的特点；
● 验证以太网交换机的自学习算法和转发帧的过程；
● 掌握使用集线器和交换机扩展以太网的方法，对集线器和交换机进行对比；
● 验证以太网交换机的生成树协议进行验证；
● 掌握在以太网交换机上划分VLAN的方法以及对VLAN的特点进行验证。
第4章 网络层相关实验
【要求】
● 掌握地址协议协议（ARP）的基本工作原理；
● 熟悉和掌握IPv4地址的分类编址方法；
● 掌握IPv4地址的分类编址方法、划分子网编址方法和无分类编址方法；
● 掌握默认路由和特定主机路由的特点和配置；
● 理解和验证路由环路问题；
● 验证路由器既隔离碰撞域也隔离广播域进行验证；
● 验证路由信息协议RIPv1、RIPv2与RIPv1的对比、开放最短路径优先OSPF、边界网关协议BGP；
● 掌握网际控制报文协议IGMP的应用：PING应用和traceroute应用；
● 了解网络地址与端口转换（NAPT）的作用，掌握NAPT的原理和配置方法；
● 理解从IPv4向IPv6过渡所使用的隧道技术，掌握在路由器上配置隧道的方法；
● 掌握VLAN间单播通信的3种实现方法（多臂路由、单臂路由和使用三层交换机）。
第5章 运输层相关实验
【要求】
● 验证TCP的运输连接管理（三报文握手和四报文挥手）；
● 理解用户数据报协议和运输层端口号的作用。
第6章 应用层相关实验
【要求】
● 了解动态主机配置协议（DHCP）的作用，掌握在服务器上配置DHCP的方法；
● 了解DHCP中继代理的作用，掌握在路由器上配置DHCP中继代理的方法；
● 了解域名系统（DNS）的作用，理解DNS的工作原理和递归查询方法；
● 了解文件传送协议（FTP）的作用，掌握FTP服务器的配置方法；
● 了解电子邮件系统的组成，理解电子邮件的发送和接收过程，观察电子邮件相关协议（SMTP和POP3）的工作过程；
● 了解万维网文档的种类和作用、统一资源定位符URL，尝试编写万维网文档，观察超文本传输协议（HTTP）的基本工作过程。
第7章 网络安全相关实验
【要求】
● 掌握在路由器上配置访问控制列表ACL的方法；
● 掌握在路由器上配置IPsec并实现虚拟专用网VPN的方法。
第8章 综合实验
【要求】
● 通过构建采用三层网络架构的小型园区网实验，将之前各章中的重点实验进行融合。
（二）实验教学内容安排
“计算机网络仿真实验”是一门实践性非常强的课程，我们一共设计了38个实验、40学时，实验内容紧扣计算机网络的理论教学知识点，通过熟练使用Cisco Packet Tracer软件完成相关实验，可使学习者快速验证学过的理论知识，并把理论知识灵活地应用于实际活动中，能够培养学生的动手操作能力，为学生生活中或者毕业后进行网络规划和设计、网络故障排查打下坚实的基础，具体实验内容、实验题目和学时数如下。
因为各学校各专业的计算机网络课程的教学安排不同，各专业可根据实际情况有针对性的进行实验安排和设计。如果没有安排实验课程的专业，教师也可以将相关内容作为课后作业进行布置，对于学生掌握相关理论知识具有事半功倍的作用。
实验1 认识Packet Tracer仿真软件（1学时）
【实验目的】
● 了解Packet Tracer软件的获取、安装以及运行；
● 掌握Packet Tracer软件的基本使用方法：构建网络拓扑、配置网络设备、进行网络测试、查看网络设备的相关网络信息、单步模拟和协议分析、IOS命令行模式和命令辅助
【教学方法】
可采用线上自学的方式，熟悉软件环境，熟练掌握相关操作技巧。
实验2-1 熟悉常用网络设备及其互连（1学时）
【实验目的】
● 熟悉计算机、集线器、以太网交换机以及路由器等常用网络设备；
● 掌握常用网络设备之间的互连。
【教学方法】
可采用线上自学的方式，熟练掌握相关操作技巧。
实验3-1 验证点对点协议 （1学时）
【实验目的】
● 认识点对点协议（PPP）；
● 掌握不带认证的PPP协议的配置方法；
● 掌握带CHAP认证的PPP协议的配置方法。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
3.3 点对点协议
【教学方法】
线上线下混合式教学。
实验3-2 使用集线器构建共享式以太网（1学时）
【实验目的】
● 验证使用集线器构建的共享式以太网的广播特性；
● 验证在共享式以太网中可能出现碰撞（冲突）。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
3.4.3 使用集线器的共享式以太网
【教学方法】
线上线下混合式教学。可在理论课中穿插该实验内容，或者让学生课后观看视频和实际操作，让学生们更直观的理解该知识点。
实验3-3 使用交换机构建交换式以太网（1学时）
【实验目的】
● 验证经过自学习的交换机可以明确地转发单播帧；
● 验证在交换式以太网中不会出现碰撞（冲突）。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
3.5 交换式以太网。
【教学方法】
线上线下混合式教学。可在理论课中穿插该实验内容，或者让学生课后观看视频和实际操作，让学生们更直观的理解该知识点。
实验3-4 以太网交换机自学习和转发帧的过程（1学时）
【实验目的】
● 验证以太网交换机的自学习算法；
● 验证以太网交换机转发帧的过程。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
3.4.5在数据链路层扩展以太网
3.5交换式以太网
【教学方法】
线上线下混合式教学。可在理论课中穿插该实验内容，或者让学生课后观看视频和实际操作，让学生们更直观的理解该知识点。
实验3-5 以太网的扩展（集线器和交换机的对比）（1学时）
【实验目的】
● 掌握使用集线器在物理层扩展以太网的方法；
● 掌握使用交换机在数据链路层扩展以太网的方法；
● 验证集线器既不隔离碰撞域（冲突域），也不隔离广播域；
● 验证交换机隔离碰撞域（冲突域），但不隔离广播域。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
3.4.3 使用集线器的共享式以太网
3.4.4 在物理层扩展以太网
3.5 交换式以太网
【教学方法】
可线上线下混合式教学，也可在3.4和3.5小节的理论课学完后，将实验3-2到实验3-5一起组织教学和验证，让学生自行得出相关结论并进行讨论。
实验3-6 验证以太网交换机的生成树协议（1学时）
【实验目的】
● 验证冗余链路与以太网交换机的生成树协议（STP）配合使用，可在提高以太网可靠性的同时消除网络环路；
● 验证广播帧会在网络环路中永久兜圈并充斥整个网络，严重浪费网络资源。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
3.4.5 在数据链路层扩展以太网
【教学方法】
线上线下混合式教学。可在理论课中穿插该实验内容，或者让学生课后观看视频和实际操作，让学生们更直观的理解该知识点。
实验3-7 划分虚拟局域网（1学时）
【实验目的】
● 掌握在以太网交换机上划分VLAN的方法；
● 验证划分VLAN可将庞大的广播域分隔成若干个独立的广播域；
● 验证同一VLAN中的计算机之间可以直接通信，不同VLAN中的计算机之间不能直接通信。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
3.7 虚拟局域网
【教学方法】
虚拟局域网是一个教学重点，也是教学难点，在生活中实际应用也很广。在线上学习完成后，教师可提出更多的贴合实际的实验要求，让学生完成实验目标。
实验4-1 验证地址解析协议的基本工作原理（1学时）
【实验目的】
● 掌握地址解析协议（ARP）的基本工作原理；
● 验证ARP请求报文被封装在广播帧中发送；
● 验证ARP响应报文被封装在单播帧中发送。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.2.5 地址解析协议
【教学方法】
线上自学或者线上线下混合式教学。
实验4-2 地址解析协议不能跨网络直接使用（1学时）
【实验目的】
● 验证地址解析协议（ARP）不能跨网络直接使用，而只能逐个网络（或链路）使用。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.2.5 地址解析协议
【教学方法】
线上自学或者线上线下混合式教学。
实验4-3 IPv4地址的分类编址方法（1学时）
【实验目的】
● 熟悉IPv4地址的分类编址方法；
● 验证不同网络中的计算机之间不能直接通信。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.2.2 IPv4地址及其编址方法
【教学方法】
线上自学或者线上线下混合式教学。
实验4-4 IPv4地址的划分子网编址方法（1学时）
【实验目的】
● 熟悉IPv4地址的划分子网编址方法；
● 验证不同网络中的计算机之间需要通过路由器进行通信。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.2.2 IPv4地址及其编址方法
实验4-5 IPv4地址的无分类编址方法（1学时）
【实验目的】
● 熟悉IPv4地址的无分类编址方法；
● 掌握路由聚合的方法；
● 掌握静态路由配置方法。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.2.2 IPv4地址及其编址方法
【教学方法】
可线上线下混合式教学，也可在4.2.2小节的理论课学完后，将实验4-3到实验4-5一起组织教学和验证，让学生直接对这3种编址方法进行对比，更好地掌握路由聚合以及相关知识点。
实验4-6 默认路由和特定主机路由的配置（1学时）
【实验目的】
● 掌握默认路由的特点和相关配置；
● 掌握特定主机路由的特点和相关配置。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.3.2 默认路由和特定主机路由
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验4-7 路由环路问题（1学时）
【实验目的】
● 理解IPv4数据报首部中生存时间TTL字段的作用；
● 验证静态路由配置错误可能导致路由环路问题；
● 验证IP数据报可能在路由环路中“兜圈”。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.2.7 IPv4数据报的首部格式。
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验4-8 路由器既隔离碰撞域也隔离广播域（1学时）
【实验目的】
● 验证路由器隔离碰撞域（冲突域）；
● 验证路由器隔离广播域。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
3.5.2 共享式以太网与交换式以太网的对比
4.4.6 路由器的基本工作原理
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验4-9 路由信息协议RIPv1（1学时）
【实验目的】
● 掌握路由信息协议（RIPv1）的特点和配置方法；
● 验证RIPv1是基于距离向量的，它认为好的路由是“RIP距离最短”的路由；
● 验证RIPv1的等价负载均衡。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.4.3 路由信息协议
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。可在理论课中穿插该实验内容，或者让学生课后观看视频和实际操作，让学生们更直观的理解该知识点。
实验4-10 路由信息协议RIPv2与RIPv1的对比（1学时）
【实验目的】
● 验证RIPv1是有类路由协议，不支持变长子网掩码VLSM；RIPv2是无类路由协议，支持VLSM；
● 验证RIPv1广播发送RIP更新报文，RIPv2组播发送RIP更新报文。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.4.3 路由信息协议
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验4-11 验证开放最短路径优先协议（1学时）
【实验目的】
● 掌握开放最短路径优先OSPF协议的特点和配置；
● 验证OSPF是基于链路状态的，它认为好的路由是“路径代价最少”的路由；
● 验证OSPF的等价负载均衡。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.4.4 开放最短路径优先协议
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。可在理论课中穿插该实验内容，或者让学生课后观看视频和实际操作，让学生们更直观的理解该知识点。
实验4-12 验证OSPF可以划分区域（1学时）
【实验目的】
● 验证OSPF可以划分区域。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.4.4 开放最短路径优先协议
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。可在理论课中穿插该实验内容，或者让学生课后观看视频和实际操作，让学生们更直观的理解该知识点。
* 也可在4.4.4小节理论教学完成之后，将实验4-11和4-12一起进行实验。
实验4-13 验证边界网关协议（1学时）
【实验目的】
● 了解边界网关协议BGP的特点；
● 掌握BGP的基本配置方法。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.4.5 边界网关协议
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。可在理论课中穿插该实验内容，或者让学生课后观看视频和实际操作，让学生们更直观的理解该知识点。
* 也可在4.4.3-4.4.5小节理论教学完成之后，将实验4-9和4-13一起进行实验，对这3种路由选择协议进行对比。
实验4-14 网际控制报文协议的应用（1学时）
【实验目的】
● 验证利用网际控制报文协议（ICMP）实现PING应用的基本原理；
● 验证利用网际控制报文协议（ICMP）实现traceroute应用的基本原理。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.5 网际控制报文协议
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。PING应用和traceroute应用在我们日常生活中也经常使用，除了使用Packet Tracer软件可以进行该实验，也可以用我们的电脑直接进行该实验，可以利用这2个应用，对不同的主机进行探测，观察不同的结果。
实验4-15 网络地址与端口号转换（1学时）
【实验目的】
● 了解网络地址与端口号转换NAPT的作用；
● 掌握NAPT的原理和配置方法。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.6.2 网络地址转换
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验4-16 从IPv4向IPv6过渡所使用的隧道技术（1学时）
【实验目的】
● 理解从IPv4向IPv6过渡所使用的隧道技术；
● 掌握在路由器上配置隧道的方法；
● 验证经过隧道可以实现两个IPv6网络通过IPv4网络进行通信。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
4.9.5 从IPv4向IPv6过渡
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验4-17 VLAN间单播通信的实现方法——“多臂路由”（1学时）
【实验目的】
● 理解“多臂路由”的含义；
● 掌握通过“多臂路由”实现VLAN间单播通信的方法。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
3.7 虚拟局域网
实验4-18 VLAN间单播通信的实现方法——“单臂路由”（1学时）
【实验目的】
● 理解“单臂路由”的含义；
● 掌握通过“单臂路由”实现VLAN间单播通信的方法。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
3.7 虚拟局域网
实验4-19 VLAN间单播通信的实现方法——使用三层交换机（1学时）
【实验目的】
● 认识三层交换机；
● 掌握使用三层交换机实现VLAN间单播通信的方法。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
3.7 虚拟局域网
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
* 可将实验4-17到实验4-19安排在一起，掌握VLAN间单播通信的3种实现方法。
实验5-1 TCP的运输连接管理（1学时）
【实验目的】
● 验证TCP通过“三报文握手”建立TCP连接；
● 验证TCP通过“四报文挥手”释放TCP连接。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
5.3.2 TCP的运输连接管理
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验5-2 熟悉用户数据报协议（1学时）
【实验目的】
● 理解用户数据报协议（UDP）是无连接的；
● 理解运输层端口号的作用。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
5.2 UDP和TCP的对比
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验6-1 熟悉动态主机配置协议（1学时）
【实验目的】
● 了解动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）的作用；
● 掌握在服务器上配置DHCP的方法；
● 观察DHCP的基本工作过程。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
6.3 动态主机配置协议
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验6-2 配置DHCP中继代理（1学时）
【实验目的】
● 了解DHCP中继代理的作用；
● 掌握在路由器上配置DHCP中继代理的方法；
● 观察DHCP中继代理的基本工作过程。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
6.3 动态主机配置协议
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验6-3 熟悉域名系统的递归查询方法（1学时）
【实验目的】
● 了解域名系统（Domain Name System，DNS）的作用；
● 理解DNS的工作原理；
● 观察DNS递归查询过程；
● 观察DNS缓存的作用。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
6.4 域名系统
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验6-4 熟悉文件传送协议（1学时）
【实验目的】
● 了解文件传送协议FTP的作用；
● 掌握FTP服务器的配置方法；
● 掌握FTP客户端常用命令的使用方法；
● 观察FTP的基本工作过程。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
6.5 文件传送协议
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验6-5 熟悉电子邮件相关协议（1学时）
【实验目的】
● 了解电子邮件系统的组成；
● 理解电子邮件的发送和接收过程；
● 观察简单邮件发送协议SMTP的基本工作过程；
● 观察邮局协议POP3的基本工作过程。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
6.6 电子邮件
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验6-6 熟悉万维网文档的作用和超文本传输协议（1学时）
【实验目的】
● 了解万维网文档的种类和作用；
● 了解统一资源定位符URL；
● 尝试编写万维网文档；
● 观察超文本传输协议（HTTP）的基本工作过程。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
6.7 万维网
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验7-1 配置访问控制列表（1学时）
【实验目的】
● 理解访问控制的相关基本概念；
● 掌握在路由器上配置访问控制列表ACL的方法。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
7.6 访问控制
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验7-2 配置基于IPSec的虚拟专用网VPN（1学时）
【实验目的】
● 掌握在路由器上配置IPSec并实现虚拟专用网VPN的方法；
● 观察普通IP数据报经IPSec处理后成为IP安全数据报并在VPN中传送的过程。
【《深入浅出计算机网络（微课视频版）》教材对应知识点】
7.7 网络体系结构各层采取的安全措施
【教学方法】
可线上自学或者线上线下混合式教学。
实验8-1 构建采用三层网络架构的小型园区网（1学时）
【实验目的】
● 了解小型园区网采用的三层网络架构；
● 将之前各章中的重点实验进行融合；
● 掌握构建园区网络常用的技术手段。
【教学方法】
本实验为大型综合性实验，可采用分组讨论和设计的方法。在实验结束后，可以组织讨论，总结在设计中遇到的问题以及解决方法，该实验对于整个课程的考查和今后的实际应用都具有一定的指导意义。
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参考书籍
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配套50个教学视频、教学大纲、PPT课件、所有实验工程文件、精美思维导图；
精心设计38个仿真实验，完整涵盖计算机网络五层结构、网络安全内容；
每个实验包含六大模块，思路清晰，获得感强；
图文并茂，详细的图片注释帮助读者理解。
内容简介
本书是与《深入浅出计算机网络（微课视频版）》配套的实验教材，实验内容与教材内容相辅相成，可以帮助学习者更好地理解和掌握教材中的理论知识，每一个实验基本上都包括实验目的、预备知识、实验设备、实验拓扑、实验配置和实验步骤，读者不仅可以掌握使用Cisco Packet Tracer中的相关设备完成网络设计、实现方法和步骤，并进行验证，而且可以进一步理解实验所涉及的原理和技术，加深对教学内容的理解，培养分析问题、解决问题的能力。
本书实验内容紧扣计算机网络的理论教学知识点，每个知识点都配有相应实验，针对性强，条理清晰，图文并茂，内容详细，叙述和分析透彻。全书配套了教学课件PPT、微课视频、各实验的配套电子文档。
本书可作为《深入浅出计算机网络（微课视频版）》的配套实验用书，也适合作为其他高校和大中专院校计算机网络课程的实验实训指导书，对从事计算机网络工作的工程技术人员和研究人员也有参考价值。
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