實驗2 數(shù)據(jù)鏈路層實驗(本科生)2014春

實驗二

數(shù)據(jù)鏈路層實驗2014.3實驗內(nèi)容以太網(wǎng)鏈路層幀格式分析交換機的MAC地址表和端口聚合VLAN的配置與分析廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層概述

幀同步功能差錯控制功能流量控制功能鏈路管理功能1物理層2數(shù)據(jù)鏈路層4傳輸層3網(wǎng)絡(luò)層5會話層7應(yīng)用層6表示層數(shù)據(jù)鏈路層概述位于OSI參考模型的第二層，在物理層基礎(chǔ)上為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)為物理鏈路上提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸交換機是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議有以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議有PPP、HDLC、FrameRelay等以太網(wǎng)鏈路層幀格式分析實驗目的分析比較EthernetⅡ標準和IEEE802.3標準的MAC幀格式以太網(wǎng)鏈路層幀格式分析實驗組網(wǎng)圖

PCA192.168.1.22/24

PCB192.168.1.21/24

E0/1E0/2

PCA、PCB、S1的組網(wǎng)S1以太網(wǎng)鏈路層幀格式分析關(guān)鍵實驗步驟說明按照組網(wǎng)圖組網(wǎng)并配置各設(shè)備；在PCA和PCB上啟動Wireshark軟件；截獲EthernetⅡ標準的MAC幀：1.在PCApingPCB；2.停止截獲報文，保存并分析；EthernetⅡ標準數(shù)據(jù)幀以太網(wǎng)鏈路層幀格式分析關(guān)鍵實驗步驟說明截獲IEEE802.3標準的MAC幀；1.打開Wireshark軟件，并開始截獲2.在“本地連接屬性”中配置添加協(xié)議：

NWLINKIPX/SPX/NETBIOS….3.停止截獲報文，保存并分析IEEE802.3標準數(shù)據(jù)幀以太網(wǎng)鏈路層幀格式IEEE802.3與EthernetⅡ封裝數(shù)據(jù)的區(qū)別EthernetⅡ報文封裝結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)鏈路層幀格式IEEE802.3報文封裝結(jié)構(gòu)3交換機的MAC地址表和端口聚合實驗目的理解交換機MAC地址的學習過程理解端口聚合的原理交換機的MAC地址表學習實驗組網(wǎng)圖

PCA192.168.1.22/24

PCB192.168.1.21/24

E0/1E0/24

PCA、PCB、S1的組網(wǎng)S1交換機的MAC地址表學習關(guān)鍵實驗步驟說明在上一實驗基礎(chǔ)上進行執(zhí)行ping命令之前先查看交換機MAC地址表：[S1]displaymac-addressNoMacaddressesfound.如果顯示有mac地址信息，則清空Mac地址表，命令如下：[S1]undomac-address交換機的MAC地址表學習關(guān)鍵實驗步驟說明在PCA上執(zhí)行ping192.168.1.21再次查看交換機MAC地址表[S1]dismac-addressMACADDRVLANIDSTATEPORTINDEXAGINGTIME5078-1c19-03991LearnedEthernet0/1AGING5078-1c19-0d041LearnedEthernet0/24AGING

---2macaddress(es)found---分析實驗現(xiàn)象，學習實驗原理交換機內(nèi)部有一張MAC地址表E0/3E0/5E0/7E0/16MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4目的MAC地址發(fā)送端口號M1E0/3M2E0/5M3E0/7M4E0/16PC1PC2PC4PC3分析實驗現(xiàn)象，學習實驗原理最初交換機的MAC地址表為空MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4目的MAC地址發(fā)送端口號E0/3E0/5E0/7E0/16PC2PC1PC3PC4分析實驗現(xiàn)象，學習實驗原理MAC地址表沒有記錄，數(shù)據(jù)幀從其它所有端口轉(zhuǎn)發(fā)出去識別數(shù)據(jù)幀的源MAC地址，學習MAC地址和端口對應(yīng)關(guān)系MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4目的MAC地址發(fā)送端口號E0/3E0/5E0/7E0/16M1E0/3PC2PC1PC4PC3通過MAC地址表實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的單點轉(zhuǎn)發(fā)MAC地址表的維護MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4E0/3E0/5E0/7E0/16目的MAC地址發(fā)送端口號M1E0/3M2E0/5M3E0/7M4E0/16PC1PC4PC3PC2分析實驗現(xiàn)象，學習實驗原理交換機的廣播風暴廣播風暴的概念廣播:一個數(shù)據(jù)幀或包被傳輸?shù)奖镜鼐W(wǎng)段上的每個節(jié)點；由于網(wǎng)絡(luò)拓撲的設(shè)計和連接問題，或其他原因?qū)е聫V播在網(wǎng)段內(nèi)大量復制，傳播數(shù)據(jù)幀，導致網(wǎng)絡(luò)性能下降，甚至網(wǎng)絡(luò)癱瘓。廣播風暴的解決辦法啟動生成樹協(xié)議啟動端口聚合

生成樹協(xié)議——STP產(chǎn)生的原因:路徑回環(huán)LAN1LAN21111222333啟動生成樹協(xié)議(STP)通過阻斷冗余鏈路來消除橋接網(wǎng)絡(luò)中可能存在的路徑回環(huán)當前活動路徑發(fā)生故障時激活冗余備份鏈路恢復網(wǎng)絡(luò)連通性ROOTLANALANCLANELANBLAND端口聚合（LinkAggregation），也稱為端口捆綁、端口聚集或鏈路聚集為交換機提供了端口捆綁的技術(shù)，允許兩個交換機之間通過兩個或多個端口并行連接同時傳輸數(shù)據(jù)以提供更高的帶寬端口聚合端口聚合模型聚合鏈路（AggregatedLinks)Port1Port2Port3Portn幀分發(fā)器發(fā)送隊列發(fā)送部分Higher-layerProtocalsPort1Port2Port3Portn幀接收器接收隊列接收部分Higher-layerProtocals端口發(fā)送隊列端口接收隊列…………SystemASystemB端口聚合的配置配置端口聚合link-aggregationethernetport_num1toethernetport_num2{ingress|both}清除端口聚合undolink-aggregation{ethernetmaster_port_num|all}顯示所有匯聚接口的信息displaylink-aggregation[ethernetmaster_port_num]2*100Mb/s2*1000Mb/s端口干路應(yīng)用100Mb/s100Mb/s100Mb/s100Mb/s10Mb/s10Mb/s10Mb/s10Mb/s1000Mb/sServerBServerCServerAServerD2*1000Mb/s2*100Mb/s2*100Mb/s4*100Mb/s交換機的廣播風暴實驗實驗目的了解廣播風暴，并體會廣播風暴現(xiàn)象理解廣播風暴的解決技術(shù)：STP和端口聚合交換機的廣播風暴實驗實驗組網(wǎng)圖PCAPCBPCCPCDE0/1E0/1E0/2E0/2E0/13E0/13E0/14E0/14S1S2交換機的廣播風暴實驗關(guān)鍵實驗步驟說明按照實驗圖連接好設(shè)備，并在每臺PC機上啟動wireshark軟件；觀察交換機端口的指示燈的閃爍情況（黃色的指示燈不停地閃爍），查看截獲的報文種類和數(shù)量，體會廣播風暴和鏈路環(huán)路的危害；解決廣播風暴的辦法之一：STP關(guān)鍵實驗步驟說明在以上實驗基礎(chǔ)上進行在兩臺交換機上啟動生成樹協(xié)議，配置如下：[S1]stpenable交換機S2的配置類似觀察此時交換機端口的指示燈情況？解決廣播風暴辦法之二：端口聚合關(guān)鍵實驗步驟說明撤銷以上兩臺交換機的生成樹協(xié)議的配置[S1]stpdisable配置端口聚合，命令如下：[S1]interfaceEthernet0/1[S1-Ethernet0/1]duplexfull[S1-Ethernet0/1]speed100[S1-Ethernet0/1]interfaceEthernet0/2[S1-Ethernet0/2]duplexfull[S1-Ethernet0/2]speed100[S1]link-aggregationEthernet0/1toEthernet0/2S2的配置類似此時交換機是否仍有廣播風暴發(fā)生？交換機的廣播風暴實驗關(guān)鍵實驗步驟說明模擬鏈路故障，將連接兩臺交換機的一根網(wǎng)線斷開或?qū)⒛骋欢丝趕hutdown，檢查網(wǎng)絡(luò)是否仍能連通？VLAN的配置與分析……廣播虛擬局域網(wǎng)技術(shù)（VLAN）VLAN的產(chǎn)生－廣播VLAN可劃分廣播域和子網(wǎng)廣播域1VLAN10廣播域2VLAN20廣播域3VLAN30市場部工程部財務(wù)部VLAN的配置與分析基于端口的VLAN基于MAC地址的VLAN基于協(xié)議的VLAN基于子網(wǎng)的VLANVLAN的類型VLAN的配置與分析基于端口的VLAN示例E0/24E0/1E0/1E0/24E0/13E0/13PAPBPCPDIp:192.168.2.10/24Ip:192.168.3.10/24Ip:192.168.2.11/24Ip:192.168.3.11/24S1S2Vlan2Vlan2Vlan3Vlan3VLAN2VLAN3VLAN端口簡介——分類Access（Untagged）端口：只能屬于1個VLAN，從該端口出去的數(shù)據(jù)包不帶TAG，一般接主機或路由器；trunk端口：可以屬于多個VLAN，可以接收和發(fā)送帶多種VLAN標簽的報文，一般用于交換機之間連接的端口；hybrid端口：可以屬于多個VLAN，可以接收和發(fā)送多個VLAN的報文，可以用于交換機之間連接，也可以用于接用戶的計算機。屬于Access和trunk的混合模式。Hybrid端口和trunk端口的不同之處在于hybrid端口可以允許多個VLAN的報文不打標簽，而trunk端口只允許缺省VLAN的報文不打標簽。

Trunk和AccessVLAN1VLAN2VLAN1VLAN3VLAN2VLAN1VLAN5VLAN5VLAN2VLAN5廣播TrunkAccessVLAN的幀格式IEEE802.1Q

標準描述了VLAN的框架、VLAN提供的服務(wù)和VLAN涉及的協(xié)議和算法DASATypeDataCRC標準以太網(wǎng)幀DASATypeDataCRCtagTPIDPriorityCFIVLANIDTCI帶有IEEE802.1Q標記的以太網(wǎng)幀幀在網(wǎng)絡(luò)通信中的變化VLAN2VLAN1VLAN1VLAN2帶有VLAN1標簽的以太網(wǎng)幀帶有VLAN2標簽的以太網(wǎng)幀不帶VLAN標簽的以太網(wǎng)幀VLAN數(shù)據(jù)幀的添加和刪除過程E0/24E0/1E0/1E0/24E0/13E0/13PAPBPCPDIp:192.168.2.10/24Ip:192.168.3.10/24Ip:192.168.2.11/24Ip:192.168.3.11/24S1S2Vlan2Vlan2Vlan3Vlan3注：S1中vlan2包括端口e0/1到e0/5,vlan3包括端口e0/20到e0/24;S2中vlan2包括端口e0/1到e0/4,vlan3包括端口e0/21到e0/24;VLAN2VLAN2Tagged和Untagged端口的一個屬性，用于確定從該端口發(fā)出的數(shù)據(jù)幀是否帶VLAN標簽UntaggedAccess端口都是UntaggedTrunk端口只有缺省VLAN才是UntaggedHybrid端口可以設(shè)置針對某些VLAN是UntaggedTaggedTrunk端口除缺省VLAN外所有VLAN都是TaggedHybrid端口可以設(shè)置針對某些VLAN是Tagged缺省VLANID（pvid）缺省VLAN是指每個端口都有的一個VLAN屬性，其值為pvid，可以人為設(shè)置；當交換機從某端口收到一個不帶VLAN標簽的數(shù)據(jù)幀時，在交換機內(nèi)部將該數(shù)據(jù)幀視為帶缺省VLAN（pvid）標簽的數(shù)據(jù)幀；華為交換機初始化時，一般將所有端口都屬于VLAN1，并且VLAN1是每個端口的缺省VLAN（pvid＝1），VLAN1是untag的。以太網(wǎng)交換機轉(zhuǎn)發(fā)流程接收過程確定數(shù)據(jù)幀的VLANID無VLAN標簽的數(shù)據(jù)幀，將該端口缺省VLANID（pvid）作為其VLANID進行源地址學習（結(jié)合VLANID）轉(zhuǎn)發(fā)過程根據(jù)數(shù)據(jù)幀的目的MAC和VLANID進行轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送過程根據(jù)端口的類型（Tagged和Untagged）來決定是否添加或者去掉VLANTAG，然后發(fā)送數(shù)據(jù)幀。VLAN的配置與分析實驗目的體會VLAN的作用掌握在一臺交換機和跨交換機配置VLAN的方法了解VLAN數(shù)據(jù)幀的格式，以及VLAN標記添加和刪除的過程VLAN的配置與分析VLAN的基本配置Trunk的配置VLANtag標記的分析VLAN的基本配置E0/1PCAPCBPCCPCDIP:192.168.2.10/24網(wǎng)關(guān)：192.168.2.1IP:192.168.2.11/24網(wǎng)關(guān)：192.168.2.1S1VLAN3IP:192.168.2.12/24網(wǎng)關(guān)：192.168.2.1IP:192.168.2.13/24網(wǎng)關(guān)：192.168.2.1VLAN2E0/2E0/23E0/24注：e0/1到e0/5屬于VLAN2,e0/20到e0/24屬于VALN3VLAN的基本配置關(guān)鍵實驗步驟說明按照組網(wǎng)圖連接好設(shè)備;配置交換機，劃分VLAN[S1]vlan2[S1-vlan2]porte0/1toe0/5[S1]vlan3[S1-vlan3]porte0/20toe0/24配置各PC機的IP地址及網(wǎng)關(guān)驗證1.同一VLAN內(nèi)的兩臺主機的連通性；2.VLAN2內(nèi)主機和VLAN3內(nèi)主機之間的連通性。Trunk的配置E0/24E0/1E0/1E0/24E0/13E0/13PCAPCBPCCPCDIP:192.168.2.10/24IP:192.168.2.12/24S1Vlan2Vlan3S2IP:192.168.2.11/24IP:192.168.2.13/24VLAN2VLAN3實驗組網(wǎng)圖Trunk的配置關(guān)鍵實驗步驟說明如圖所示連接好各設(shè)備按照以上VLAN基本配置方法，將S1和S2的E0/1端口劃分到VLAN2，E0/24端口劃分到VLAN3檢查PCA與PCC、PCB與PCD之間的連通性？將S1和S2上的E0/13端口配置為Trunk端口，并允許來自VLAN2和VLAN3的數(shù)據(jù)幀通過，參考命令如下：[S1]interfacee0/13[S1-Ethernet0/13]portlink-typetrunk[S1-Ethernet0/13]porttrunkvlan23S2的配置類似Trunk的配置關(guān)鍵實驗步驟說明此時，驗證VLAN2和VLAN3之間的連通性查看交換機上VLAN的配置，參考命令如下：[S1]displayvlan2

VLANID:2VLANType:staticRouteInterface:notconfiguredDescription:VLAN0002

TaggedPorts:Ethernet0/13UntaggedPorts:Ethernet0/1Ethernet0/2Ethernet0/3Ethernet0/4Ethernet0/5VLANtag標記的分析實驗組網(wǎng)圖E0/24E0/1E0/1E0/24E0/13E0/13PCAPCBPCCPCDIP:192.168.2.10/24網(wǎng)關(guān)：192.168.2.1IP:192.168.3.10/24網(wǎng)關(guān)：192.168.3.1S1Vlan2Vlan3S2IP:192.168.2.11/24網(wǎng)關(guān)：192.168.2.1IP:192.168.3.11/24網(wǎng)關(guān)：192.168.3.1VLAN2:192.168.2.1/24VLAN3:192.168.3.1/24ARPRequest注：如圖在兩個交換機之間串一個HUB，將PCB與HUB相連，用來截獲報文。VLANtag標記的分析關(guān)鍵實驗步驟說明在以上實驗基礎(chǔ)上進行，將PCB接在HUB上；在所有主機上啟動Ethereal抓包工具；執(zhí)行PCApingPCC（和PCBpingPCD）；截獲報文并分析報文轉(zhuǎn)發(fā)和VLAN標記添加與刪除過程；查看交換機的MAC地址表，進一步體會MAC地址表的學習過程；VLANtag標記的分析ABCHybrid端口配置實驗E0/24E0/1E0/1E0/24E0/13E0/13PAPBPCPDIP:192.168.2.10/24IP:192.168.3.10/24IP:192.168.2.11/24IP:192.168.3.11/24S1S2Vlan2Vlan2Vlan3Vlan3注：S1中vlan2包括端口e0/1到e0/5,vlan3包括端口e0/20到e0/24;S2中vlan2包括端口e0/1到e0/4,vlan3包括端口e0/21到e0/24;VLAN2TaggedVLAN3UntaggedPvid：1VLAN2TaggedVLAN3UntaggedPvid：1VLAN2VLAN2Hybrid端口配置實驗E0/24E0/1E0/1E0/24E0/13E0/13PAPBPCPDIp:192.168.2.10/24Ip:192.168.3.10/24Ip:192.168.2.11/24Ip:192.168.3.11/24S1S2Vlan2Vlan2Vlan3Vlan3注：S1中vlan2包括端口e0/1到e0/5,vlan3包括端口e0/20到e0/24;S2中vlan2包括端口e0/1到e0/4,vlan3包括端口e0/21到e0/24;VLAN2TaggedVLAN3UntaggedPvid：1VLAN2TaggedVLAN3UntaggedPvid：1VLAN3VLAN1Hybrid端口配置實驗E0/24E0/1E0/1E0/24E0/13E0/13PAPBPCPDIp:192.168.2.10/24Ip:192.168.3.10/24Ip:192.168.2.11/24Ip:192.168.3.11/24S1S2Vlan2Vlan2Vlan3Vlan3注：S1中vlan2包括端口e0/1到e0/5,vlan3包括端口e0/20到e0/24;S2中vlan2包括端口e0/1到e0/4,vlan3包括端口e0/21到e0/24;VLAN2TaggedVLAN3UntaggedPvid：3VLAN2TaggedVLAN3UntaggedPvid：3VLAN3VLAN3實驗原理——Hybrid端口設(shè)置以太網(wǎng)端口的工作模式portlink-type{access|hybrid|trunk}例如：portlink-typehybridUndoportlink-type設(shè)置Hybrid端口的缺省IDporthybridpvidvlanvlan_id例如：porthybridpvidvlan30undoporthybridpvid將Hybrid端口加入到指定的已經(jīng)存在的VLAN，并標記為tagged或untaggedporthybridvlanvlan_id_list{tagged|untagged}例如：porthybridvlan3040untaggedundoporthybridvlanvlan_id_listHybrid端口分析實驗E0/24E0/1E0/1E0/24E0/13E0/13PCAPCBPCCPCDIP:192.168.2.10/24IP:192.168.2.12/24S1Vlan2Vlan3S2IP:192.168.2.11/24IP:192.168.2.13/24VLAN2VLAN3實驗組網(wǎng)圖VLAN2TaggedVLAN3UntaggedPvid：1VLAN2TaggedVLAN3UntaggedPvid：1VLANtag標記的分析(選做)關(guān)鍵實驗步驟說明在以上實驗基礎(chǔ)上進行，將PCB連接到S1上；對交換機的配置進行修改將交換機S1和S2的e0/13端口配置為Hybrid端口，缺省pvid為vlan1，vlan2配置為tagged，而vlan3配置為untagged，參考命令如下：[S1-Ethernet0/13]portlink-typehybrid[S1-Ethernet0/13]porthybridpvidvlan1[S1-Ethernet0/13]porthybridvlan2tagged[S1-Ethernet0/13]porthybridvlan3untaggedS2的配置類似PCBpingPCD，是否能通？VLANtag標記的分析(選做)關(guān)鍵實驗步驟說明修改交換機S1和S2的e0/13端口的配置，將pvid改為vlan3，其他不變;執(zhí)行PCBpingPCD，截獲報文并分析廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分析廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層簡介廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸方式廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸方式點到點方式分組交換方式廣域網(wǎng)交換機廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分析實驗內(nèi)容PPP協(xié)議實驗PAP驗證CHAP驗證（選做）幀中繼協(xié)議實驗（選做）PPP協(xié)議簡介PPP協(xié)議是在SLIP的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的PPP協(xié)議提供點到點鏈路傳輸物理層可以是同步電路或異步電路接入服務(wù)器PPP封裝PPP協(xié)議組成PPP協(xié)議主要有：鏈路控制協(xié)議（LCP）網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議族（NCPs）用于網(wǎng)絡(luò)安全方面的驗證協(xié)議族（PAP和CHAP）組成。PPP協(xié)議棧物理介質(zhì)（同步/異步）

驗證；其他選項

LCP

IPCPIPXCP其他

NCP

網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議

IPIPX其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層PPP協(xié)商流程PPP鏈路的建立需要通過鏈路層特性的協(xié)商LCP的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（RFC1661）注：可參考“PPP協(xié)議狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程說明.RAR”文件PPP協(xié)議實驗實驗目的掌握PPP協(xié)議的配置理解PPP協(xié)議的鏈路建立過程PPP協(xié)議實驗實驗組網(wǎng)圖R1R2S0/0S0/0IP:192.0.0.1/24IP:192.0.0.2/24PPP協(xié)議實驗關(guān)鍵實驗步驟說明按照實驗組網(wǎng)圖連接好設(shè)備，并配置好IP地址；在路由器上配置PPP協(xié)議，參考命令如下：[R1]interfaceSerial0/0[R1-Serial0/0]link-protocolpppR2的配置類似重啟Serial接口，使配置生效；相互ping兩個路由器，看是否能ping通？將路由器R2的接口S0/0的IP地址改為10.0.0.1/24，再次查看兩臺路由器的連通性，并思考為什么？PPP協(xié)議實驗關(guān)鍵實驗步驟說明在路由器R1上查看PPP協(xié)議的Debug信息，畫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，步驟如下：//在路由器R1上啟動Debug<R1>debuggingpppall<R1>terminaldebugging//重新啟動路由器R2的Serial接口[R2-Serial0/0]shutdown[R2-Serial0/0]undoshutdown注：可參考“PPP協(xié)議狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程說明.RAR”文件PAP驗證

PAP是兩次握手驗證協(xié)議，口令以明文傳送，被驗證方首先發(fā)起驗證請求。被驗證方主驗證方用戶名＋密碼通過/拒絕PAP驗證實驗目的掌握PAP驗證方式的配置方法理解PAP驗證過程PAP驗證關(guān)鍵實驗步驟說明在以上實驗基礎(chǔ)上進行；配置路由器R1以PAP方式驗證路由器R21.R1為主驗證方，參考命令如下：[R1]local-userRTB [R1-user-RTB]service-typeppp[R1-user-RTB]passwordsimpleaaa[R1]interfaceserial0/0[R1-serial0/0]pppauthenticationpapPAP驗證關(guān)鍵實驗步驟說明2.R2為被驗證放，參考命令如下：[R2]interfaceserial0/0[R2-serial0/0]ppppaplocal-userRTBpasswordsimpleaaa重新啟動接口，使配置生效檢查驗證成功與否？PAP驗證關(guān)鍵實驗步驟說明打開Debug信息，分析進行P