[工學(xué)]計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)1 常用的windows網(wǎng)絡(luò)命令1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜こＳ玫膚indows網(wǎng)絡(luò)命令，掌握它們各自的使用場(chǎng)合和使用方法。1.2 實(shí)驗(yàn)原理下面介紹一些常見的網(wǎng)絡(luò)操作命令。（1）ping這幾乎是最常用的網(wǎng)絡(luò)命令，用于測(cè)試物理網(wǎng)絡(luò)的連通性。（2）arp顯示和修改ip地址與物理地址之間的映射表。（3）ipconfig該診斷命令顯示所有當(dāng)前的 tcp/ip 網(wǎng)絡(luò)配置值。（4）netstat顯示協(xié)議統(tǒng)計(jì)和當(dāng)前的 tcp/ip 網(wǎng)絡(luò)連接。（5）route控制網(wǎng)絡(luò)路由表。（6）tracert判定數(shù)據(jù)包到達(dá)目的主機(jī)所經(jīng)過的路徑、顯示數(shù)據(jù)包經(jīng)過的中繼節(jié)點(diǎn)清單和到達(dá)時(shí)間。1.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境工作在w

2、indows操作系統(tǒng)下，并帶網(wǎng)絡(luò)連接的pc機(jī)。1.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.4.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景了解命令可攜帶的參數(shù)，在帶有網(wǎng)絡(luò)連接的windows環(huán)境下，利用命令行的方式完成一系列的網(wǎng)絡(luò)操作。1.4.2 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 在windows下啟動(dòng)命令提示符，通過鍵入“ping /?”了解ping命令的用法及各種參數(shù)的含義；嘗試執(zhí)行帶各種參數(shù)的ping命令，觀察所顯示的結(jié)果，分析這些結(jié)果代表的含義。(2) 類似地，通過在命令提示符下鍵入“命令 /?”了解arp、ipconfig、netstat、route、tracert等命令的用法及各種參數(shù)的含義；嘗試執(zhí)行帶各種參數(shù)的這些命令，觀察所顯示的結(jié)果，并分析這些結(jié)果

3、代表的含義。(3) 記錄并總結(jié)上述6個(gè)命令攜帶各種參數(shù)時(shí)的用法和意義。實(shí)驗(yàn)2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包分析2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦镁W(wǎng)絡(luò)分析軟件截獲網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包，并對(duì)其中的各個(gè)協(xié)議字段進(jìn)行分析，從而加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的理解。2.2 實(shí)驗(yàn)原理分層模型中，主要利用數(shù)據(jù)封裝來實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間的通信。數(shù)據(jù)封裝是指將協(xié)議數(shù)據(jù)單元（pdu）封裝在一組協(xié)議頭和尾中的過程。在 osi 7層參考模型中，每層主要負(fù)責(zé)與其它機(jī)器上的對(duì)等層進(jìn)行通信。該過程是在“協(xié)議數(shù)據(jù)單元”（pdu）中實(shí)現(xiàn)的，其中每層的 pdu 一般由本層的協(xié)議頭、協(xié)議尾和數(shù)據(jù)封裝構(gòu)成。每層可以添加協(xié)議頭（和尾）到其對(duì)應(yīng)的 pdu ，協(xié)議頭包括對(duì)等層之間通信的相關(guān)信息。協(xié)

4、議頭、協(xié)議尾和數(shù)據(jù)是三個(gè)相對(duì)的概念，這主要取決于進(jìn)行信息單元分析的各個(gè)層。例如，傳輸層協(xié)議頭包含只有傳輸層可以看到的信息，而位于傳輸層以下的網(wǎng)絡(luò)層將傳輸層協(xié)議頭+傳輸層數(shù)據(jù)作為自己的數(shù)據(jù)部分來處理；而在網(wǎng)絡(luò)層，一個(gè)信息單元（packet）由網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議頭和網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)構(gòu)成；數(shù)據(jù)鏈路層中，由網(wǎng)絡(luò)層傳送下去的所有信息（協(xié)議頭和數(shù)據(jù)）均被視為數(shù)據(jù)。圖2-1表示了以太網(wǎng)mac數(shù)據(jù)幀、ip分組、tcp/udp數(shù)據(jù)報(bào)的組成和各協(xié)議字段的含義，以及它們之間的包含關(guān)系。此外，網(wǎng)絡(luò)中的地址映射、報(bào)文控制、組網(wǎng)管理等功能都由相應(yīng)的協(xié)議在分層體系中的不同位置來完成。其具體的協(xié)議字段可參閱教材的相關(guān)章節(jié)。2.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

5、工作在windows操作系統(tǒng)下，并帶網(wǎng)絡(luò)連接的pc機(jī)；網(wǎng)絡(luò)分析軟件commview。2.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景在運(yùn)行了各種應(yīng)用程序的環(huán)境下，利用commview掃描pc機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口，捕獲各類的數(shù)據(jù)包，并對(duì)他們進(jìn)行分析。了解各種應(yīng)用程序分別工作在什么樣的協(xié)議環(huán)境中。圖2-1 mac幀、ip分組和udp/tcp報(bào)文格式利用mac幀直接封裝ip分組是目前最為常見的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式之一，在本實(shí)驗(yàn)中所截獲的數(shù)據(jù)大多數(shù)是屬于這種封裝形勢(shì)。但應(yīng)該明確的是在以太網(wǎng)技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)ieee802中，存在有多種的封裝方式，不同的應(yīng)用可能采用不同的封裝形式，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)予以關(guān)注。2.4.2 實(shí)驗(yàn)步驟(1)

6、在windows下啟動(dòng)commview，并啟動(dòng)捕獲操作。(2) 打開命令行界面，利用ping命令測(cè)試與臨近主機(jī)間的連通性。(3) 利用arp命令查看arp表。(4) 利用tracert命令，查看本機(jī)與學(xué)校的dns server之間的路由。(5) 利用ftp協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)上資源共享。(6) 利用ie瀏覽網(wǎng)頁(yè)。(7) 運(yùn)行其它要使用網(wǎng)絡(luò)連接的應(yīng)用程序。(8) 在commview中停止捕獲操作，然后分析所捕獲的各種數(shù)據(jù)，分別找出與以上各種應(yīng)用程序所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果（對(duì)應(yīng)每一種應(yīng)用程序，至少記錄一個(gè)結(jié)果）。2.5 問題回答(1) ping命令所交互的數(shù)據(jù)采用了哪一種協(xié)議進(jìn)行封裝？(2) 如何區(qū)

7、分一個(gè)mac幀當(dāng)中封裝的上層數(shù)據(jù)是ip分組還是arp分組？(3) 分別列舉出在傳輸層采用tcp協(xié)議和udp協(xié)議的應(yīng)用程序各3種，它們?cè)趥鬏攲訁f(xié)議中各自使用什么樣的端口？實(shí)驗(yàn)3 簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饩W(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的原理，以及利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的方法。掌握簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置命令。3.2 實(shí)驗(yàn)原理交換式以太網(wǎng)是以交換機(jī)為核心交換結(jié)點(diǎn)所組建的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它保留了傳統(tǒng)的共享式以太網(wǎng)所使用的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，這使得它可以同共享式以太網(wǎng)兼容工作。同時(shí)，以交換機(jī)為核心的以太網(wǎng)采用依端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的方式，可以有效隔離沖突域，極大地提升網(wǎng)絡(luò)性能，但是整個(gè)以太網(wǎng)仍然屬于一個(gè)沖突域。傳統(tǒng)的交換機(jī)是一種二層網(wǎng)

8、絡(luò)設(shè)備，工作在數(shù)據(jù)鏈路層。路由器是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的關(guān)鍵設(shè)備，用于連接多個(gè)邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)，所謂邏輯網(wǎng)絡(luò)是代表一個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)或者一個(gè)子網(wǎng)。路由器通過搜集互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的各種拓?fù)浜吐窂叫畔?，依照一定的路由策略建立“路由表”作為?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的依據(jù)。因此，路由器具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路徑的功能，它能在多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境中，建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質(zhì)訪問方法連接各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。路由器屬于一種網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備，它不關(guān)心各子網(wǎng)使用的硬件設(shè)備，但要求運(yùn)行與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議相一致的軟件。交換機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，處理的是鏈路層地址，是依照“目的主機(jī)”進(jìn)行數(shù)據(jù)投遞的；而路由器在進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，處理的是網(wǎng)絡(luò)層地址，是依照“

9、目的網(wǎng)絡(luò)”進(jìn)行數(shù)據(jù)投遞的。路由器的每個(gè)端口各自連接了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)可能采用了不同的鏈路層和物理層技術(shù)，并且它們各自處理的信息格式也不盡相同，但是它們通過路由器在網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)層的互聯(lián)涉及到選路的工作，而這一工作主要由路由器通過建立和維護(hù)路由轉(zhuǎn)發(fā)表來完成。路由表的基本組成為：目的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)端口下一跳地址鏈路度量（metric）互聯(lián)網(wǎng)中的每一個(gè)路由器根據(jù)數(shù)據(jù)中攜帶的目的地址，按照自己的路由表決定將從哪個(gè)（或哪些）端口轉(zhuǎn)發(fā)此數(shù)據(jù)。路由表中的信息，可以由人工靜態(tài)指配，也可以由一定的機(jī)制動(dòng)態(tài)生成。其中靜態(tài)路由信息中可以指定默認(rèn)路由（default route），當(dāng)ip分組的目的網(wǎng)絡(luò)沒有出現(xiàn)在路

10、由表中時(shí)，就把此ip分組送往默認(rèn)路由所指定的路由器。3.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境工作在windows操作系統(tǒng)下的pc機(jī)，packet tracer 4.11模擬器軟件。其中型號(hào)為generic router-pt的路由器兩臺(tái)，型號(hào)為generic switch-pt的交換機(jī)兩臺(tái)，普通pc機(jī)八臺(tái)。3.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3.4.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景利用路由器和交換機(jī)搭建簡(jiǎn)單的互聯(lián)網(wǎng)。3.4.2 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 啟動(dòng)模擬器packet tracer 4.11。(2) 按照?qǐng)D3-1的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)搭建一個(gè)局域網(wǎng)，并對(duì)其中的pc機(jī)進(jìn)行如圖所示的配置。圖3-1 交換機(jī)組建局域網(wǎng)(3) 利用ping命令驗(yàn)證各pc機(jī)之間的連通性。(4) 在

11、圖3-1的基礎(chǔ)上，按照?qǐng)D3-2的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)搭建網(wǎng)絡(luò)。圖3-2 路由器互連局域網(wǎng)(5) 對(duì)圖3-2中的路由器和pc機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的配置，路由器配置參考下表。router>enable <=進(jìn)入特權(quán)模式router#config terminal <=進(jìn)入全局配置模式enter configuration commands, one per line. end with cntl/z.router(config)#hostname r0 <=指定主機(jī)名r0(config)#interface fa0/0 <=指定要配置的端口r0(config-if)#ip address

12、 <=為端口配置ip地址r0(config-if)#no shut <=使配置生效r0(config)#interface fa1/0r0(config-if)#ip address r0(config-if)#no shutr0(config-if)#end <=退出全局配置模式r0#copy run start(6) 驗(yàn)證各pc機(jī)之間的連通性。在路由器router0的cli中執(zhí)行show ip route命令，記錄結(jié)果。(7) 進(jìn)一步修改圖3-2的拓?fù)?，組建如圖3-3所示的

13、網(wǎng)絡(luò)。圖3-3 路由器間的互連(8) 對(duì)圖3-3中的兩個(gè)路由器分別進(jìn)行如下配置。對(duì)router0的配置：router>enablerouter#conf tenter configuration commands, one per line. end with cntl/z.router(config)#host r0r0(config)#interface fa0/0r0(config-if)#ip address r0(config-if)#no shutr0(config-if)#interface fa1/0r0(config-i

14、f)#ip address r0(config-if)#no shutr0(config-if)#ip route <=指派靜態(tài)路由r0(config)#endr0#copy run start對(duì)router1的配置：router>enablerouter#conf tenter configuration commands, one per line. end with cntl/z.router(config)#host r1r1(config)#int

15、erface fa0/0r1(config-if)#ip address r1(config-if)#no shutr1(config-if)#interface fa1/0r1(config-if)#ip address r1(config-if)#no shutr1(config-if)#ip route <=指派靜態(tài)路由r1(config)#endr1#copy run start(9) 驗(yàn)證各pc機(jī)之間的連

16、通性。在路由器的cli中利用show ip route命令察看路由器的路由轉(zhuǎn)發(fā)表，并記錄。(10) 下面配置默認(rèn)路由。下表是對(duì)r0的配置，對(duì)r1的配置請(qǐng)自行參照?qǐng)?zhí)行。r0#conf tenter configuration commands, one per line. end with cntl/z.r0(config)#no ip route <=刪除靜態(tài)路由表項(xiàng)r0(config)#ip route <=添加默認(rèn)路由r0(config)#endr

17、0#copy run start(11) 驗(yàn)證各pc機(jī)之間的連通性。在路由器的cli中利用show ip route命令察看路由器的路由轉(zhuǎn)發(fā)表，并記錄。3.5 問題回答(1) 在建立靜態(tài)路由時(shí)，路由信息中采用的目的地址與pc機(jī)的ip地址有什么區(qū)別？為什么？(2) 某路由器router a的路由表如下所示，據(jù)此畫出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。mask destination next hop interface - m0 - m2 - m1

18、 m1 m m0實(shí)驗(yàn)4 路 由4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)加深對(duì)“路由”的認(rèn)識(shí)，理解路由器建立路由表的原理和方式。掌握簡(jiǎn)單的路由器配置命令。4.2 實(shí)驗(yàn)原理作為一種網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，路由器負(fù)責(zé)ip分組的路由（routing，也可稱作路由選擇）和轉(zhuǎn)發(fā)。路由的基本類型有：直連路由、靜態(tài)路由、默認(rèn)路由和動(dòng)態(tài)路由。直連路由是與路由器直接相聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的路由，路由器有對(duì)直連網(wǎng)絡(luò)有轉(zhuǎn)發(fā)能力，實(shí)驗(yàn)3中圖3-2所示就屬于直連路由。靜態(tài)路由是管理員人為設(shè)置的路由，設(shè)置好之后不能隨意變化，這種路由

19、配置簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)開支小，缺點(diǎn)是不能實(shí)時(shí)應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖儯瑢?shí)驗(yàn)3中圖3-3所做的配置就屬于靜態(tài)路由。默認(rèn)路由是靜態(tài)路由的一個(gè)特例，將路由表不能匹配的數(shù)據(jù)包送默認(rèn)路由。動(dòng)態(tài)路由是路由協(xié)議自動(dòng)建立和管理的路由，常見動(dòng)態(tài)路由協(xié)議有：rip、igrp、eigrp、ospf、bgp等。其中的rip（routing information protocol，路由信息協(xié)議），是動(dòng)態(tài)路由協(xié)議中最簡(jiǎn)單的一種，它采用一種叫做d-v的算法（距離-矢量算法），由相鄰的路由器定期交換各自的路由信息，并且根據(jù)這些信息更新自己的路由表。rip協(xié)議被設(shè)計(jì)為適用于使用同種技術(shù)的中型網(wǎng)絡(luò)，因此適應(yīng)于大多數(shù)的校園網(wǎng)和使用速率變化不是

20、很大的地區(qū)性網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，一般不使用 rip 協(xié)議。4.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境工作在windows操作系統(tǒng)下的pc機(jī)，packet tracer 4.11模擬器軟件。其中型號(hào)為generic router-pt的路由器四臺(tái)。4.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4.4.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景通過對(duì)路由器的配置，分別采用靜態(tài)路由和基于rip的動(dòng)態(tài)路由兩種路由方式，在各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的連通性。4.4.2 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 啟動(dòng)模擬器packet tracer 4.11。(2) 按照?qǐng)D4-1的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)搭建網(wǎng)絡(luò)，其中的路由器選擇型號(hào)generic router-pt。對(duì)設(shè)備的ip地址進(jìn)行如圖所示的配置。圖4-1 實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)

21、拓?fù)?(3) 為各個(gè)路由器配置靜態(tài)路由，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連通。下表是router0的靜態(tài)路由配置，其它路由器配置請(qǐng)參照進(jìn)行。然后用ping命令驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的連通性，并且用show ip route命令察看各個(gè)路由器的路由表，并記錄。r0#conf tenter configuration commands, one per line. end with cntl/z.r0(config)#ip route <=指派靜態(tài)路由r0(config)#ip route

22、<=指派靜態(tài)路由r0(config)#end%sys-5-config_i: configured from console by consoler0#copy run start(4) 查看并記錄各路由器的路由表。在router0內(nèi)運(yùn)行trace ，觀察router0到達(dá)所經(jīng)過的路徑，記錄結(jié)果。(5) 修改圖4-1的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為圖4-2結(jié)構(gòu)，添加新增的端口的ip信息，其余設(shè)置均不改變。(6) 利用show ip route命令查看所有4個(gè)路由器的路由表，觀察是否有變化，記錄結(jié)果。在router0內(nèi)運(yùn)行trace ，觀察router0到

23、達(dá)所經(jīng)過的路徑，記錄結(jié)果。圖4-2 實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?(7) 保存此拓?fù)?，新建一個(gè)空白文件，并按照步驟（2）重新組建一個(gè)相同的網(wǎng)絡(luò)。(8) 采用rip協(xié)議為各個(gè)路由器配置動(dòng)態(tài)路由，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連通。下表是router1的rip路由配置，其余路由器配置請(qǐng)參照進(jìn)行。然后用ping命令驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的連通性。r1#conf tenter configuration commands, one per line. end with cntl/z.r1(config)#router rip <=啟用rip協(xié)議r1(config-router)#network <=

24、與本路由器直連的網(wǎng)絡(luò)r1(config-router)#network <=與本路由器直連的網(wǎng)絡(luò)r1(config-router)#end%sys-5-config_i: configured from console by consolerouter#copy run start(9) 重復(fù)步驟（4）、步驟（5）、步驟（6）。4.5 問題回答(1) 根據(jù)rip協(xié)議，當(dāng)有多條路徑可達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，選路的依據(jù)是什么？(2) 圖4-2的拓?fù)渲?，如果router0到router1的鏈路斷開，router0如何到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)/24？請(qǐng)寫出相關(guān)的路由表表項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)5

25、 子網(wǎng)劃分5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫鈩澐謎p子網(wǎng)的目的和方式，在采用固定子網(wǎng)掩碼的方式下，掌握根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況和要求進(jìn)行子網(wǎng)劃分的一般方法。5.2 實(shí)驗(yàn)原理ip編址的基本原理是，采用一個(gè)兩級(jí)地址來分別標(biāo)識(shí)主機(jī)所處的網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的位置。例如，若一臺(tái)主機(jī)的ip地址為00（這是一個(gè)b類地址），表示該主機(jī)處于網(wǎng)絡(luò)中，并且其標(biāo)識(shí)為00。顯然，這臺(tái)主機(jī)所處的網(wǎng)絡(luò)最多可容納臺(tái)主機(jī)。然而實(shí)際應(yīng)用中少有達(dá)上萬(wàn)臺(tái)主機(jī)的ip網(wǎng)絡(luò)，因此純粹的二級(jí)編址造成了極大的地址浪費(fèi)，有必要對(duì)大型的a類、b類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行再劃分。子網(wǎng)劃分的基本思路是挪用ip

26、地址中的部分主機(jī)標(biāo)識(shí)來作為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，將兩級(jí)的ip地址轉(zhuǎn)換為三級(jí)的地址，而實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的方法就是引入掩碼（mask）。如果ip地址00帶有掩碼（常表示為00/20），那么通過ip地址和掩碼按二進(jìn)制位進(jìn)行與運(yùn)算，就可以知道主機(jī)所在的子網(wǎng)地址為，并且此子網(wǎng)的地址范圍是subnet address，subnet address + ，故子網(wǎng)的地址范圍是到55（具體計(jì)算略）。在實(shí)際的子網(wǎng)劃分中，所考慮的核心問題是使子網(wǎng)所包含的地址數(shù)量符合網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的需要，故需要關(guān)注劃分子

27、網(wǎng)后可供分配的ip地址數(shù)量。例如在上例中是子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址，55是子網(wǎng)的廣播地址（主機(jī)標(biāo)識(shí)段為全1），故可供使用的地址數(shù)量為個(gè)。同時(shí)還要考慮網(wǎng)絡(luò)所連接的路由器的個(gè)數(shù)，因?yàn)橐粋€(gè)路由器的接口也要分配一個(gè)ip地址。因此，假如此網(wǎng)絡(luò)連接了三個(gè)路由器，那么網(wǎng)絡(luò)實(shí)際可供分配給主機(jī)的ip地址個(gè)數(shù)為個(gè)。在定長(zhǎng)掩碼的條件下，共享同一ip網(wǎng)絡(luò)前綴的子網(wǎng)大小相同，因此在劃分子網(wǎng)時(shí)，需要在子網(wǎng)數(shù)量與子網(wǎng)內(nèi)主機(jī)數(shù)量間進(jìn)行折中。5.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境工作在windows操作系統(tǒng)下的pc機(jī)，packet tracer 4.11模擬器軟件。其中型號(hào)為generic router-pt的路由

28、器五臺(tái)，型號(hào)為generic switch-pt的交換機(jī)五臺(tái)。5.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5.4.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景現(xiàn)有一個(gè)組網(wǎng)計(jì)劃，如圖5-1所示。其中各個(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃要容納的主機(jī)數(shù)目已在圖上標(biāo)出，請(qǐng)按照此要求，根據(jù)圖中給出的地址段，采用定長(zhǎng)掩碼劃分ip子網(wǎng)。劃分完成后，根據(jù)已有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜妥泳W(wǎng)劃分，在模擬器上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的組建。圖5-1 組網(wǎng)計(jì)劃5.4.2 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 根據(jù)已給出的組網(wǎng)計(jì)劃，采用定長(zhǎng)掩碼劃分ip子網(wǎng)，并將劃分的結(jié)果記錄下來。（提示：定長(zhǎng)掩碼條件下，子網(wǎng)的地址數(shù)量應(yīng)以組網(wǎng)計(jì)劃中主機(jī)數(shù)量最大的網(wǎng)絡(luò)為準(zhǔn)。）(2) 依照?qǐng)D5-1的組網(wǎng)計(jì)劃，在模擬器中設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，如圖5-2所示。(3) 根據(jù)圖5-2所

29、示，依照步驟（1）中所設(shè)計(jì)的子網(wǎng)劃分方案來配置各個(gè)路由器的接口地址。圖中的交換機(jī)起連接中間網(wǎng)絡(luò)的作用，可以暫不進(jìn)行配置。路由器相關(guān)的配置命令請(qǐng)參照之前的實(shí)驗(yàn)以及附錄中對(duì)cisco路由器命令的說明來進(jìn)行。(4) 為各個(gè)路由器配置基于rip協(xié)議的路由，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連通。(5) 利用ping命令驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的連通性。利用show ip route命令查看各個(gè)路由器的路由表，并記錄。圖5-2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.5 問題回答(1) 最小的子網(wǎng)掩碼是多少？(2) 分別以92和40為掩碼時(shí)，以下ip地址中哪些是子網(wǎng)地址？哪些是子網(wǎng)廣播地址？哪些是主機(jī)地址？ x.

30、y.z.0，x.y.z.8，x.y.z.15，x.y.z.31，x.y.z.96 實(shí)驗(yàn)6 虛擬局域網(wǎng)設(shè)置6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)理解虛擬局域網(wǎng)的工作原理和實(shí)現(xiàn)方式，學(xué)習(xí)在多臺(tái)交換機(jī)環(huán)境中依端口劃分虛擬局域網(wǎng)的方法。學(xué)習(xí)如何利用路由器實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)之間的通信。掌握相關(guān)的交換機(jī)/路由器配置命令。6.2 實(shí)驗(yàn)原理交換式以太網(wǎng)雖然實(shí)現(xiàn)了沖突域的隔離，從而提升了網(wǎng)絡(luò)性能，但是整個(gè)局域網(wǎng)仍然屬于一個(gè)廣播域。大規(guī)模廣播域內(nèi)的廣播風(fēng)暴會(huì)占用相當(dāng)多的網(wǎng)絡(luò)資源，降低網(wǎng)絡(luò)的性能，甚至使網(wǎng)絡(luò)癱瘓，并且為網(wǎng)絡(luò)增加了安全隱患，因此需要采用某種方法隔離廣播域。設(shè)置虛擬局域網(wǎng)（virtual lan）就可以達(dá)到這一目的。在設(shè)

31、置了vlan的局域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)傳輸只能在各自的vlan中進(jìn)行，限制了廣播范圍，從而提高了安全性。vlan劃分的方式主要有基于交換機(jī)端口的劃分、基于mac地址的劃分、基于協(xié)議的劃分等，其中基于交換機(jī)端口的劃分是最常用的劃分方式。vlan劃分的實(shí)現(xiàn)主要由支持vlan設(shè)置的交換機(jī)來完成。交換機(jī)通過向需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)幀加入vlan標(biāo)識(shí)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同vlan的分組。而對(duì)于接入局域網(wǎng)的個(gè)人主機(jī)pc來說，這一額外操作過程是不可見的，它所發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)仍然是普通的mac幀。vlan劃分反映在pc機(jī)上的效果即是一些主機(jī)可以連通、一些主機(jī)不能連通而已。在基于端口的vlan劃分中，交換機(jī)的端口被分為兩種模式：傳遞普通

32、mac幀的端口工作在接入模式（access mode），傳遞加入vlan標(biāo)識(shí)的mac幀的端口工作在主干模式（trunk mode）。同時(shí)交換機(jī)的mac表與普通交換機(jī)相比，多出了一項(xiàng)內(nèi)容vlan號(hào)。vlan號(hào)mac地址端口計(jì)時(shí)值交換機(jī)將自己的端口劃分成屬于不同的幾個(gè)vlan。其中，接入端口只能屬于一個(gè)vlan，而主干端口可以屬于多個(gè)不同的vlan。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)只能在屬于同一vlan的端口間進(jìn)行，這樣就可以實(shí)現(xiàn)跨交換機(jī)的vlan劃分。當(dāng)交換機(jī)從接入模式的端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)（必定為一普通mac幀）時(shí)，如果要轉(zhuǎn)發(fā)給另一個(gè)接入端口，則不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，按照普通的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行；如果這個(gè)數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)發(fā)給一個(gè)主干模

33、式的端口，則需要在轉(zhuǎn)發(fā)前在數(shù)據(jù)幀中加入一個(gè)vlan標(biāo)識(shí)，說明此數(shù)據(jù)屬于哪一個(gè)vlan。當(dāng)交換機(jī)從一個(gè)主干端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀（必定為一個(gè)加入vlan標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)幀）時(shí)，如果要轉(zhuǎn)發(fā)給另一個(gè)主干端口，則不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，直接轉(zhuǎn)發(fā)；如果要轉(zhuǎn)發(fā)給一個(gè)接入模式的端口，則需要在轉(zhuǎn)發(fā)前將數(shù)據(jù)幀中的vlan標(biāo)識(shí)去掉，使數(shù)據(jù)恢復(fù)成一個(gè)普通的mac幀，再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。vlan劃分實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)廣播域的隔離，不同的vlan之間不能通過交換機(jī)在鏈路層進(jìn)行通信。要實(shí)現(xiàn)vlan間的通信，就必須在更高的網(wǎng)絡(luò)層想辦法，這就要引入路由器。通過調(diào)整ip地址和掩碼，將不同的vlan劃分為不同的子網(wǎng)，路由器在網(wǎng)絡(luò)層對(duì)來自不同vlan（同時(shí)也是

34、不同子網(wǎng)）的數(shù)據(jù)依照ip地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如圖6-1所示，假設(shè)路由器的端口r1被配置為屬于vlan3所在子網(wǎng)，端口r2被配置為屬于vlan2所在子網(wǎng)。pc0要向pc3發(fā)送數(shù)據(jù)（顯然此數(shù)據(jù)被標(biāo)識(shí)為屬于vlan3），依照交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的規(guī)則，pc3的mac地址不在交換機(jī)switch0的mac表中，于是switch0向同一vlan內(nèi)，除源端口外的所有端口（即s01、s03、s04）轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀。顯然發(fā)往s01、s03的數(shù)據(jù)幀最終都被丟棄，而發(fā)往s04的數(shù)據(jù)幀到達(dá)路由器后被拆裝還原為ip分組，ip分組的目的ip地址指向pc3，因此路由器將此ip分組封裝成新的加標(biāo)mac幀，標(biāo)識(shí)為vlan2，并從端口r2發(fā)往

35、switch1。switch1收到此數(shù)據(jù)幀后，按照規(guī)則發(fā)往屬于vlan2的pc3。圖6-1 利用路由器實(shí)現(xiàn)vlan通信可以看出，路由器是通過在網(wǎng)絡(luò)層識(shí)別目的主機(jī)的ip地址來實(shí)現(xiàn)不同vlan中的主機(jī)間通信的。6.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境本實(shí)驗(yàn)采用packet tracerv4.11模擬器，其中型號(hào)為generic router-pt的路由器兩臺(tái)，型號(hào)為generic switch-pt的交換機(jī)兩臺(tái)，普通pc機(jī)六臺(tái)。6.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容6.4.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景先組建以交換機(jī)為中心的以太網(wǎng)，然后依端口將此以太網(wǎng)劃分成兩個(gè)vlan，實(shí)現(xiàn)兩組pc機(jī)之間的通信隔離，接著再添加路由器，通過路由器在網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)vlan間的通信。6

36、.4.2 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 啟動(dòng)模擬器packet tracer 4.11。(2) 按照?qǐng)D6-2的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)搭建網(wǎng)絡(luò)，其中pc機(jī)與交換機(jī)、交換機(jī)之間采用100basetx連接，交換機(jī)與路由器間采用100basefx連接。做如圖所示的ip地址配置。用ping命令驗(yàn)證各pc機(jī)間的連通性。圖6-2 組建交換式以太網(wǎng)圖6-3 vlan劃分方案(3) 按照?qǐng)D6-3所示劃分vlan。在交換機(jī)switch0上作如下的配置。交換機(jī)switch1上的配置參照進(jìn)行。switch>enswitch#conf tenter configuration commands, one per line. end with

37、 cntl/z.switch(config)#host sw0sw0(config)#vlan 11 <=在交換機(jī)上創(chuàng)建vlan，編號(hào)11sw0(config-vlan)#name test11 <=為vlan 11取名test11sw0(config-vlan)#exitsw0(config)#vlan 22 <=在交換機(jī)上創(chuàng)建vlan，編號(hào)22sw0(config-vlan)#name test22 <=為vlan 11取名test22sw0(config-vlan)#exitsw0(config)#int fa0/1sw0(config-if)#switchpor

38、t mode access <=將端口fa0/1配置為接入模式sw0(config-if)#switchport access vlan 22 <=將端口fa0/1配置為屬于vlan 22sw0(config-if)#int fa1/1sw0(config-if)#switchport mode accesssw0(config-if)#switchport access vlan 22sw0(config-if)#int fa2/1sw0(config-if)#switchport mode accesssw0(config-if)#switchport access vlan

39、11sw0(config-if)#int fa3/1sw0(config-if)#switchport mode trunk <=將端口fa3/1配置為主干模式sw0(config-if)#end%sys-5-config_i: configured from console by consolesw0#copy run start(4) 在pc機(jī)上利用ping命令測(cè)試個(gè)主機(jī)間的連通性，記錄結(jié)果。(5) 為實(shí)現(xiàn)vlan間的通信，加入路由器，將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫薷臑閳D6-4所示形式，并且pc機(jī)和路由器端口的ip地址配置作如圖所示的調(diào)整，將vlan 22和路由器端口fa4/0配置為子網(wǎng)202.115

40、.2.0/27，將vlan 11和路由器端口fa5/0配置為子網(wǎng)2/27。此外，交換機(jī)連接路由器的端口均設(shè)置為接入模式，且switch0的fa4/1屬于vlan 22，switch1的fa4/1屬于vlan 11。圖6-4 利用路由器實(shí)現(xiàn)vlan通信(6) 在pc機(jī)上利用ping命令測(cè)試個(gè)主機(jī)間的連通性，記錄結(jié)果。6.5 問題回答(1) 在圖6-4中，如果將switch0的fa4/1端口設(shè)置成了屬于vlan11，將switch1的fa4/1端口設(shè)置成了屬于vlan22的話，要實(shí)現(xiàn)vlan間通信，應(yīng)該在哪些地方作如何的配置調(diào)整？(2) 可否將switch0的fa4/1端口和

41、switch1的fa4/1端口都配置成trunk模式？為什么？附 錄附錄a packet tracer 4.11使用指南packet tracer是由cisco公司發(fā)布的一個(gè)輔助學(xué)習(xí)工具，為學(xué)習(xí)ccna課程的網(wǎng)絡(luò)初學(xué)者去設(shè)計(jì)、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。學(xué)習(xí)者可在軟件的圖形用戶界面上直接使用拖曳方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，軟件中?shí)現(xiàn)的ios子集允許學(xué)生配置設(shè)備；并可提供數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進(jìn)的詳細(xì)處理過程，觀察網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。下面簡(jiǎn)單介紹一下packet tracer 4.11的一些基本使用方法。1、軟件啟動(dòng)后，出現(xiàn)如圖附a-1的界面。其中，區(qū)域的按鈕和幾乎所有的應(yīng)用軟件類似新建、打開、保存、復(fù)

42、制/粘貼等等。區(qū)域的空白部分是工作區(qū)，我們?cè)谶@里繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。注意左上角的一?duì)選項(xiàng)卡，可以選擇繪制物理（physical）拓?fù)溥€是邏輯（logical）拓?fù)?，這里我們都選擇繪制邏輯拓?fù)?。區(qū)域是對(duì)已放置的設(shè)備的移動(dòng)、刪除、查看等操作。區(qū)域是繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾r(shí)，可以添加的設(shè)備的列表。圖附a-1 packet tracer 4.11操作界面2、下面我們制作一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。區(qū)域的設(shè)備中包括了路由器、交換機(jī)、集線器、無(wú)線設(shè)備、連接線、終端設(shè)備、廣域網(wǎng)模擬器等種類。首先點(diǎn)選區(qū)域的路由器圖標(biāo)，右邊就列出了可選的路由器型號(hào)。接著單擊點(diǎn)選其中的generic router-pt，然后在區(qū)域的空白處單擊鼠標(biāo)左鍵，

43、就在拓?fù)鋱D中放置了一個(gè)路由器（圖附a-2）。圖附a-2 放置路由器3、請(qǐng)參照上一步驟的方式，放置兩臺(tái)generic router-pt路由器和兩臺(tái)pc機(jī)在空白的拓?fù)鋱D上（圖附a-3）。分別單擊路由器和pc機(jī)，將會(huì)跳出相應(yīng)的設(shè)備屬性對(duì)話框，顯示設(shè)備的物理接口、系統(tǒng)配置等信息，圖附a-4是router0的屬性對(duì)話框。不同設(shè)備的屬性對(duì)話框會(huì)稍有不同。圖附a-3 放置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備圖附a-4 路由器的屬性對(duì)話框4、區(qū)域中提供了多種連接線纜（圖附a-5），這些線纜包括（從左至右依次）：自動(dòng)選擇線纜、控制臺(tái)連線、直連雙絞線、交叉雙絞線、光纖、電話線、同軸電纜、串行線時(shí)鐘端、串行線數(shù)據(jù)端。圖附a-5 各種連接電纜

44、5、下面開始連線。連接時(shí)請(qǐng)注意與要連接的設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口相對(duì)應(yīng)。首先，通過查看設(shè)備的屬性對(duì)話框可以得知：pc機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接為一個(gè)100basetx接口、一個(gè)rs232串行接口，路由器有兩個(gè)100basetx接口、兩個(gè)100basefx接口、兩個(gè)serial串行接口、一個(gè)console口和一個(gè)aux口。顯然，連接pc機(jī)和路由器的電纜應(yīng)該是直連雙絞線。我們?cè)趨^(qū)域的電纜列表中單擊選中直連雙絞線（copper straight-through），然后在拓?fù)鋱D中單擊pc0，在出現(xiàn)的接口列表中選fastethernet（圖附a-6），接著連線到router0，在出現(xiàn)的接口列表中選fastethernet0/0

45、（或者1/0），這樣就將pc0和router0連接起來了。圖附a-6 選擇接口6、兩個(gè)路由器間有多種方式可以連接，這里我們選擇光纖進(jìn)行連接。在區(qū)域的電纜列表中單擊選中光纖（fiber），然后在拓?fù)鋱D中單擊router0，在出現(xiàn)的接口列表中選fastethernet4/0（或5/0，注意其圖標(biāo)與雙絞線接口不同）（圖附a-7），接著連線到router1，在出現(xiàn)的接口列表中選fastethernet4/0（或5/0），連接完成，形成最終的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D附a-8。圖附a-7 選擇接口圖附a-8 完成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、接下來是對(duì)各個(gè)設(shè)備的配置。配置工作是在屬性對(duì)話框里完成的，對(duì)pc機(jī)的配置主要是指配ip地址、

46、掩碼、網(wǎng)關(guān)等；對(duì)路由器的配置則包括了為端口指配ip地址、設(shè)置路由方式等等。其中對(duì)路由器的配置是基于命令行界面（cli）的，相關(guān)的配置命令見附錄b。8、packet tracer模擬器界面友好、容易掌握。初學(xué)者通過對(duì)以上操作的熟悉應(yīng)該可以容易地自行了解本軟件的基本使用方法。更深入的理解與應(yīng)用請(qǐng)參閱軟件附帶的幫助文檔。附錄b cisco路由器基本配置命令(一) 基本的路由器檢驗(yàn)命令show version 顯示路由器的軟、硬件系統(tǒng)信息show ip route 顯示當(dāng)前的路由信息show startup-config 顯示閃存中的啟動(dòng)配置信息show running-config 顯示正在運(yùn)行的配

47、置信息show interfaces 顯示路由器的各端口狀態(tài)信息ping ip地址 檢查到指定ip地址的連通性trace ip地址 判定到達(dá)目的ip所經(jīng)過的路徑和到達(dá)時(shí)間(二) 基本的路由器配置命令enable 進(jìn)入特權(quán)模式config terminal 進(jìn)入全局配置模式end 退出全局配置模式copy running-config startup-config 將當(dāng)前運(yùn)行的配置存儲(chǔ)到閃存nvramhostname 標(biāo)識(shí) 更改主機(jī)標(biāo)識(shí)interface 端口名 制定要操作的端口clock rate 時(shí)鐘速率（64000） 在串口配置中，指配端口的時(shí)鐘速率bandwidth 帶寬（缺省56） 在串口配置中，指配帶寬ip address ip地址 掩碼 為當(dāng)前端口配置ip地址no shutdown 激活當(dāng)前端口(三) 基本的ip路由配置命令ip route 目的網(wǎng)絡(luò)地址