计算机网络实验三——Cisco Packet Tracer 实验


本部分实验共有 15 个,在这里我选做几个,这里需使用 Cisco Packet Tracer 软件完成。
请大家先了解 VLSM、CIDR、RIP、OSPF、VLAN、STP、NAT 及 DHCP 等概念,以能够进行网络规划和配置。
参考视频
参考教程

组建小型局域网

用交换机构建 LAN
构建如下拓扑结构的局域网:
在这里插入图片描述在这里插入图片描述各PC的基本网络配置如下表:
在这里插入图片描述依次配置如上
在这里插入图片描述用PC3来pingPC0和PC2
在这里插入图片描述用PC0来pingPC1和PC2
在这里插入图片描述更改4台PC子网掩码为255.255.0.0,再用PC0来pingPC1和PC2
在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述

问题

1 PC0 能否 ping 通 PC1、PC2、PC3 ?
答:PC0 能 ping 通 PC1,不能 ping 通 PC2、PC3
2 PC3 能否 ping 通 PC0、PC1、PC2 ?为什么?
答:PC3能 ping 通 PC2,不能 ping 通 PC0、PC1 。PC3,PC2在同一个子网,而PC0,PC1不在同一个子网。
3 将 4 台 PC 的掩码都改为 255.255.0.0 ,它们相互能 ping 通吗?为什 么?
答:4台可以相互ping通。4台主机虽然不都处于同一个子网,但配置了网关,可以实现通信。
4 使用二层交换机连接的网络需要配置网关吗?为什么?
答:不需要,此时均链接在连在一个交换机上,没有出网关。

交换机接口地址列表

二层交换机是一种即插即用的多接口设备,它对于收到的帧有 3 种处理方式:广播、转发和丢弃(请弄清楚何时进行何种操作)。那么,要转发成功,则交换机中必须要有接口地址列表即 MAC 表,该表是交换机通过学习自动得到的!
仍然构建上图的拓扑结构,并配置各计算机的 IP 在同一个一个子网,使用工具栏中的放大镜点击某交换机如左边的 Switch3,选择 MAC Table,可以看到最初交换机的 MAC 表是空的,也即它不知道该怎样转发帧(那么它将如何处理?),用 PC0 访问(ping)PC1 后,再查看该交换机的 MAC 表,现在有相应的记录,请思考如何得来。随着网络通信的增加,各交换机都将生成自己完整的 MAC 表,此时交换机的交换速度就是最快的!
使用工具栏中的放大镜点击Switch0,选择 MAC Table即可查看目前交换机缓存得MAC地址表
在这里插入图片描述该表记录了MAC地址对应哪个口出

生成树协议(Spanning Tree Protocol)

交换机在目的地址未知或接收到广播帧时是要进行广播的。如果交换机之间存在回路/环路,那么就会产生广播循环风暴,从而严重影响网络性能。

而交换机中运行的 STP 协议能避免交换机之间发生广播循环风暴。
构建拓扑图
在这里插入图片描述交换机之间有回路,这会造成广播帧循环传送即形成广播风暴,严重影响网络性能。随后,交换机将自动通过生成树协议(STP)对多余的线路进行自动阻塞(Blocking),形成一棵以(具体哪个是根交换机有相关的策略)具有唯一路径树即生成树!经过一段时间,随着 STP 协议成功构建了生成树后,处于Blocking状态(桔色)的点物理上连接,但逻辑上是不通的,如下图所示:

在这里插入图片描述交换机的 STP 协议即生成树协议始终自动保证交换机之间不会出现回路,从而形成广播风暴。

路由器配置初步

按照下图建立拓扑:
模拟重庆交通大学和重庆大学两个学校的连接
在这里插入图片描述连接路由器过程中没有端口
在这里插入图片描述
这是因为路由器没有对应的口,点击路由器在Physical选项下进行如下操作
①选择WIC-1T
②关闭电源
③将板块拖到相应位置添加接口
④不要忘了再打开电源
说明一
交通大学与重庆大学显然是两个不同的子网。在不同子网间通信需通过路由器。
路由器的每个接口下至少是一个子网,图中我们简单的规划了 3 个子网:
左边路由器是交通大学的,其下使用交换机连接交通大学的网络,分配网络号 192.168.1.0/24,该路由器接口也是交通大学网络的网关,分配 IP 为 192.168.1.1;
右边路由器是重庆大学的,其下使用交换机连接重庆大学的网络,分配网络号 192.168.3.0/24,该路由器接口也是重庆大学网络的网关,分配 IP 为 192.168.3.1;
两个路由器之间使用广域网接口相连,也是一个子网,分配网络号 192.168.2.0/24。
说明二
现实中,交通大学和重庆大学的连接是远程的。该连接要么通过路由器的光纤接口,要么通过广域网接口即所谓的 serial 口(如拓扑图所示)进行,一般不会通过双绞线连接。
下面我们以通过路由器的广域网口连接为例来进行相关配置。请注意:我们选用的路由器默认没有广域网模块(名称为 WIC-1T 等),需要关闭路由器后添加,然后再开机启动。
说明三
在模拟的广域网连接中需注意 DCE 和 DTE 端(连线时线路上有提示,带一个时钟标志的是 DCE 端。有关 DCE 和 DTE 的概念请查阅相关资料。),在 DCE 端需配置时钟频率 64000

说明四
路由器有多种命令行配置模式,每种模式对应不同的提示符及相应的权限。

请留意在正确的模式下输入配置相关的命令。

User mode:用户模式
Privileged mode:特权模式
Global configuration mode:全局配置模式
Interface mode:接口配置模式
Subinterface mode:子接口配置模式
说明五
在现实中,对新的路由器,显然不能远程进行配置,我们必须在现场通过笔记本的串口与路由器的 console 接口连接并进行初次的配置(注意设置比特率为9600)后,才能通过网络远程进行配置。这也是上图左上画出笔记本连接的用意。

说明六
在路由器的 CLI 界面中,可看到路由器刚启动成功后,因为无任何配置,将会提示是否进行对话配置(Would you like to enter the initial configuration dialog?),因其步骤繁多,请选择 NO

比如交通大学路由器的初步配置可以如下:

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#interface FastEthernet0/0
Router(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no shutdown
Router(config-if)#exit
Router(config)#line vty 0 4 //可支持0-4共5个终端同时登录
Router(config-line)#password dswybs // 远程登录密码
Router(config-line)#login
Router(config-line)#exit
Router(config)#enable password dswybs // 特权模式密码
Router(config)#^Z  // 退出

拓扑图中路由器各接口配置数据如下:
在这里插入图片描述拓扑图中各 PC 配置数据如下:
在这里插入图片描述
交通大学路由器基本配置如下:
以太网口:

Router>enable   // 从普通模式进入特权模式
Router#configure terminal   // 进入全局配置模式
Router(config)#interface f0/0   // 进入配置以太网口模式
Router(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0   // 配置该接口的 IP
Router(config-if)#no shutdown   // 激活接口
Router(config-if)#^z   // 直接退到特权模式
Router#

广域网口:

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#int s0/0   // 进入配置广域网口模式
Router(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0   //配置该接口的 IP
Router(config-if)#clock rate 64000    // 其为 DCE 端,配置时钟频率
Router(config-if)#no shutdown   // 激活接口
Router(config-if)#^z   // 直接退到特权模式
Router#

重庆大学路由器基本配置如下:
以太网口:

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#int f0/0   // 进入配置以太网口模式
Router(config-if)#ip address 192.168.3.1 255.255.255.0   // 配置该接口的 IP
Router(config-if)#no shutdown   // 激活接口
Router(config-if)#^z   // 直接退到特权模式
Router#

广域网口:

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#int s0/0   // 进入配置广域网口模式
Router(config-if)#ip address 192.168.2.2 255.255.255.0   //配置该接口的 IP
Router(config-if)#no shutdown   // 激活接口
Router(config-if)#^z   // 直接退到特权模式

至此,路由器基本的配置完成。
在这里插入图片描述在这里插入图片描述请按照上面 PC 配置表继续配置各个 PC 。

问题

现在交通大学内的各 PC 及网关相互能 ping 通,重庆大学也类似。但不能从交大的 PC ping 通重大的 PC,反之亦然,也即不能跨子网。为什么?
答:这是因为重交和重大服务器不在同一个子网中,两者需要Ping通的话是需要配置网关的。

静态路由

静态路由是非自适应性路由协议,是由网络管理人员手动配置的,不能够根据网络拓扑的变化而改变。 因此,静态路由简单高效,适用于结构非常简单的网络。
在当前这个简单的拓扑结构中我们可以使用静态路由,即直接告诉路由器到某网络该怎么走即可。
配置
交通大学路由器静态路由配置:

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.2.2   // 告诉交通大学路由器到 192.168.3.0 这个网络的下一跳是 192.168.2.2
Router(config)#exit   //退到特权模式
Router#show ip route    //查看路由表

重庆大学路由器静态路由配置:

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.2.1   // 告诉重庆大学路由器到 192.168.1.0 这个网络的下一跳是 192.168.2.1
Router(config)#exit   //退到特权模式
Router#show ip route    //查看路由表

之后再用PC0试着pingPC1和PC2,发现全部可以ping通。
在这里插入图片描述

动态路由

RIP:
RIP(Routing Information Protocol,路由信息协议)是一种内部网关协议(IGP),是一种动态路由选择协议,用于自治系统(AS)内的路由信息的传递。RIP协议基于距离矢量算法(DistanceVectorAlgorithms),使用“跳数”(即metric)来衡量到达目标地址的路由距离。这种协议的路由器只关心自己周围的世界,只与自己相邻的路由器交换信息,范围限制在15跳(15度)之内,再远,它就不关心了。RIP应用于OSI网络七层模型的应用层。各厂家定义的管理距离(AD,即优先级)如下:华为定义的优先级是100,思科定义的优先级是120。

因为我们模拟的网络非常简单,因此不能同时使用静态和动态路由,否则看不出效果,所以我们需要把刚才配置的静态路由先清除掉。
清除静态路由配置:
直接关闭路由器电源。相当于没有保存任何配置,然后各接口再按照前面基本配置所述重新配置 IP 等参数

交通大学路由器 RIP 路由配置:

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#router rip   // 启用 RIP 路由协议,注意是 router 命令
Router(config-router)#network 192.168.1.0   // 网络 192.168.1.0 与我直连
Router(config-router)#network 192.168.2.0   // 网络 192.168.2.0 与我直连
Router(config-router)#^z   //直接退到特权模式
Router#show ip route    //查看路由表

重庆大学路由器 RIP 路由配置:

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#router rip   // 启用RIP路由协议,注意是 router 命令
Router(config-router)#network 192.168.3.0   // 网络 192.168.3.0 与我直连
Router(config-router)#network 192.168.2.0   // 网络 192.168.2.0 与我直连
Router(config-router)#^z   //直接退到特权模式
Router#show ip route    //查看路由表

查看路由表你可看到标记为 R 的一条路由,R 表示 RIP 。
在这里插入图片描述
PC0试着pingPC1和PC2,发现全部可以ping通。
OSPF:
OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP),用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。是对链路状态路由协议的一种实现,隶属内部网关协议(IGP),故运作于自治系统内部。著名的迪克斯彻(Dijkstra)算法被用来计算最短路径树。OSPF支持负载均衡和基于服务类型的选路,也支持多种路由形式,如特定主机路由和子网路由等。

同样的,我们需要把刚才配置的 RIP 路由先清除掉。
清除 RIP 路由配置:
直接关闭路由器电源。相当于没有保存任何配置,然后各接口再按照前面基本配置所述重新配置 IP 等参数

交通大学路由器 OSPF 路由配置:

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#router ospf 1   // 启用 OSPF 路由协议,进程号为1(可暂不理会进程号概念)
Router(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0   // 自治域0中的属于 192.168.1.0/24 网络的所有主机(反向掩码)参与 OSPF
Router(config-router)#network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 0   // 自治域0中的属于 192.168.2.0/24 网络的所有主机(反向掩码)参与 OSPF
Router(config-router)#^z   //直接退到特权模式
Router#show ip route    //查看路由表

重庆大学路由器 OSPF 路由配置:

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#router ospf 1   // 启用 OSPF 路由协议,进程号为1
Router(config-router)#network 192.168.3.0 0.0.0.255 area 0   // 自治域0中的属于 192.168.3.0/24 网络的所有主机(反向掩码)参与 OSPF
Router(config-router)#network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 0   // 自治域0中的属于 192.168.2.0/24 网络的所有主机(反向掩码)参与 OSPF
Router(config-router)#^z   //直接退到特权模式
Router#show ip route    //查看路由表

查看路由表你可看到标记为 O 的一条路由,O 表示 OSPF 。
在这里插入图片描述PC0试着pingPC1和PC2,发现全部可以ping通。

总结

通过仿真学习了网络规划和配置方面的知识。了解了 VLSM、CIDR、RIP、OSPF、VLAN、STP、NAT 及 DHCP 等概念,以能够进行网络规划和配置。

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