摘 要 筆者通過多年理論和實驗課程的教學實踐，利用Sniffer軟件來設計與實現計算機網絡體系協議實驗課程，取得了較為良好的教學效果。

關鍵詞 Sniffer 計算機網絡體系 協議實驗課程

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A " DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.04.020

Computer Network System Protocol Experimental Curriculum

Design and Implementation under Sniffer Environment

YIN Xiangdong， CHEN Xuri， ZHANG Xinlin

（Computer and Communication Engineering Department，

Hu'nan University of Science and Engineering， Yongzhou， Hu'nan 425199）

Abstract Through many years of theoretical and experimental teaching practice courses using Sniffer software to design and implementation of computer network system protocol experimental course， made more good teaching effectiveness.

Key words Sniffer; computer network system; protocol experimental curriculum

0 引言

2006年，教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會頒布了名為《關于進一步加強高等學校計算機基礎教學的意見暨計算機基礎課程教學基本要求》的白皮書，明確了計算機基礎課程體系的六門核心課程，其中包含了“計算機網絡技術與應用”課程。①目前，許多高校的計算機科學與技術、電子信息工程、通信工程、軟件工程等IT類專業都開設了計算機網絡課程，并且一般都作為專業必修課程，是許多課程如物聯網基礎、網絡編程、網絡安全、網絡管理、無線傳感器網絡的先導課程。因此，學好計算機網絡課程，為學好后續課程打下扎實基礎，是IT類學生架構完整知識體系的需要。

1 計算機網絡體系協議實驗教學現狀

但是，由于網絡技術更新非常迅速，計算機網絡課程內容包含的知識點多，理論相對復雜而且較為抽象。②根據筆者多年的調查和研究，很多“計算機網絡”教材都是偏向理論性教學，著重點在各個層次的協議上，學生們學習了大量的枯燥的網絡協議數據包基本格式，工作原理，卻不能親身體會到這些協議數據包現實中究竟是怎樣的，是如何工作的。以高等教育出版社的高傳善版的《計算機網絡》為例，通常第一章就介紹了計算機網絡體系結構的概念和基礎知識，而后的教學內容都是圍繞這個計算機網絡體系展開的，第二章一般講授物理層的基礎知識，包括基本概念和物理層協議;第三章講授數據鏈路層的基礎知識，包括媒體訪問控制層（MAC）協議、鏈路控制層（LLC）協議以及用途非常廣泛的IEEE802協議簇;第四章講授網絡層協議，包括IP協議、ICMP協議、ARP協議、RARP協議;第五章講授傳輸層協議，包括TCP協議和UDP協議;第六章講授應用層協議，包括DNS、FTP、HTTP、TELNET、SMTP、SNTP等。這些協議基本上都有各自的協議格式，相鄰層的協議使用接口服務訪問點（SAP）進行通信，不同層次的協議數據包是逐層包含的關系。③

這樣多的協議，如果僅僅是課堂上講授理論，學生是很難理解的，對計算機網絡體系結構的理解也相對孤立，無法形成一個整體概念模型，對網絡的理解也就不能深入透徹，因此，必須要通過有效的實驗課程來幫助學生更好地掌握計算機網絡體結構，理解各層協議之間的關系。④筆者通過多年的計算機網絡理論和實驗課程的教學實踐，利用Sniffer軟件來設計計算機網絡體系協議實驗課程，取得了較為良好的教學效果。

2 Sniffer軟件實現計算機網絡體系協議實驗

2.1 Sniffer軟件簡介

Sniffer軟件是NAI公司開發的功能強大的協議分析工具，可以捕獲各種網絡協議數據包，然后利用專家分析系統對這些數據包進行解碼、譯碼和詳細分析;另外，Sniffer軟件還有很多其他強大的功能，比如檢測網絡流量、實時監控網絡活動、收集網絡利用率和錯誤等。⑤使用Sniffer軟件可以捕獲從數據鏈路層、網絡層、傳輸層到應用層各層次的協議數據包，與計算機網絡體系結構具體對應關系如圖1所示。

Sniffer在捕獲數據包以后，可以按照不同層次顯示出來，如圖2所示，并且用十六進制、ASCII碼多種形式進行解碼，這樣學生可以通過實際的操作看到各種網絡現象中產生的數據包的具體結構和內容，從而加強對計算機網絡體系結構的理解。

圖1 Sniffer可以捕獲的常用協議數據包

圖2 Sniffer對捕獲的數據包協議分析

2.2 數據鏈路層協議分析

圖3是我們通常在講解數據鏈路層IEEE802.3數據幀結構時，在課堂上給同學展示的結構圖，主要講解各部分的內容和功能，學生在理解上是很抽象的，印象也不深刻，很難真正掌握數據幀的分層結構和工作原理。

圖3 數據鏈路層802.3數據幀結構

為了讓學生能夠直接生動地去感知數據幀，我們設計了采用sniffer軟件來監控網絡中2個節點間的通信，通過抓取鏈路層數據幀來進行解碼分析。步驟如下：① 點擊開始→程序→sniffer打開Sniffer軟件，如果電腦有多個網卡，選擇已經連接正在工作的網卡;在主窗口菜單中選擇“捕獲”→“定義過濾器”→“地址”：地址類型處選擇“IP”;② 位置1處填寫本機的IP（A），位置2處填寫旁邊同學的IP（B）;③ 繼續在“定義過濾器”選擇“高級”，勾選想要捕獲分析可用到的協議類型：IP-ICMP;TCP-DNS-HTTP-TCP;UDP-DNS等;點擊“確定”;④ 點擊“捕獲”菜單中的“開始”，開始捕獲位置1與位置2之間的協議數據包;⑤ 此時我們在cmd窗口中輸入命令：ping "[位置2的IP地址];⑥ Ping命令結束后，返回Sniffer主窗口，點擊“捕獲”菜單中的“停止并顯示”。⑥⑦ 在顯示窗口中點擊解碼選項，可以看到類似圖2的窗口，里面包含了各層的數據包，點擊DLC，可以看到如圖4所示的內容，其中上半部分表示數據幀的基本信息，包括接收時間、幀長度、目標物理地址、源目標地址、幀的類型以及對應網絡層的協議等信息，下半部分是該幀的數據流用十六進制表示，當然同學們可以轉換成二進制來分析，右邊的內容是對應的ASCII碼。

圖4 Sniffer軟件捕獲802.3數據幀協議分析

2.3 網絡層及高層協議分析

在剛才操作的窗口中，在DLC下方的就是IP協議，點擊展開IP選項，可以IP協議內容，可以很清晰地看到IP數據包的報頭信息，讓學生與課堂里講的關于IP數據包結構信息進行對比，找到相關的內容。

其他高層的協議信息操作的方法與IP協議類似，在圖2中打開TCP選項，可以看到傳輸層的協議結構信息，打開HTTP選項，可以看到應用層的協議結構信息。

3 總結

通過這樣具體的實例展示，在Sniffer中的DLC、IP、TCP、HTTP依次對應了圖1中的數據鏈路層、網絡層、傳輸層、應用層，學生將以前課堂里學到的邏輯概念進行轉換成實際的內容，對這些原本理解起來較為困難的知識點會很快掌握，大大增強了教學效果。由于作者水平有限，只是介紹了其中主要的協議，其他的協議也可以采用類似的方法來進行學習，不當之處，敬請各位讀者批評指正。

基金項目：湖南省高等教育教學改革項目，課題號：湘教通[2013]223號，[2012]401號;國家級大學生創新創業訓練計劃項目，教高司函[2013]102號;湖南省大學生創新實驗項目，湘教通[2013]36號;湖南科技學院計算機應用技術重點學科資助

注釋

① 張千，石樂義，肖軍弼，劉素芹.面向非信息類專業的計算機網絡技術與應用課程差異化教學體系的研究與探索[J].科教導刊，2014（8）：115-117.

② 黃建德.案例教學法在計算機網絡技術教學中的應用[J].科教導刊，2014（4）：115-116.

③ 尹向東，張新林.“卓越工程師”背景下《計算機網絡》實驗課程教學改革與實踐[J].湖南科技學院學報，2013（4）：75-77.

④ 高傳善，毛迪林.數據通信與計算機網絡[M].北京：高等教育出版社，2004.

⑤ 劉洪濤，張綱，程良倫.基于Sniffer Pro的虛擬實驗室構建[J].實驗室研究與探索，2011（8）.

⑥ 尹向東，段國云，胡同花.計算機網絡實驗實訓教程[M].西安：西安電子科技大學出版社，2014.