2022年2022年计算机网络工程设计 .pdf
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1、湖 南 科 技 学 院教案本课程名称:计算机网络工程授课班级:06网络工程一班教师姓名:彭剑编号时间:2008.10 实验一VLAN 的规 划及配置一、实验目的名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页,共 26 页 -通过 VLAN的规划及配置,了解 VLAN(虚拟局域网)的作用,掌握在一台交换机上划分VLAN的方法和跨交换机的VLAN 的配置方法,掌握Trunk 端口的配置方法,了解VLAN数据帧的格式、VLAN标记添加和删除的过程。为大型局域网设计奠定坚实基础。二、实验内容1.理解 VLAN的划分方式;2.掌握 VLAN的规划知识;3.掌握 VLAN的静态配置操作及一种动态
2、配置操作.三、仪器、设备和材料带 XP 操作系统电脑、交换机、配置线、网线等。四、实验原理S3525A S3525B E0/1E0/1 E0/2 E0/2 E0/9 E0/17E0/9 E0/17 PCA vlan2 PCB vlan3 PCC vlan2 PCD vlan 3 1VLAN 的产生以太网交换机在数据链路层上基于端口进行数据转发,使得冲突域被缩小到交换机的每一个端 lYl,有效地提高了网络的利用率。但是,随着网络规模的增大,网络内主机数量将急剧增加。如果这些主机都属于同一个局域网,也就是属于同一个广播域,那么网络中任一名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页,共
3、26 页 -主机发送的广播报文将被转发给该广播域内所有主机,这样网络的利用率就会大大下降。网络中将传播过多的广播信息而引起的网络性能恶化的现象称为广播风暴。怎样才能够避免这种情况的发生呢?首先想到的应该是减小广播域内的主机量,也就是将大的广播域隔离成多个较小的广播域,这样主机发送的广播报文就只能在自己所属的某一个小的广播域内传播,从而提高了整个网络的带宽利用率。最早用来隔离广播域的设备就是常见的路由器,但是路由器在处理数据报文时需要经过繁琐的软件处理,并且由于路由器其他功能的兼顾使路由器的成本变得让一般局域网用户无法接受。经过一段时间的发展,出现了现在广泛应用的VLAN 技术-一种专门为隔离二
4、层广播报文设计的虚拟局域网技术。路由器隔离广播域,是因为路由器的数据转发都在IP 层进行,所以对于二层本地广播来说,它是无法通过路由器的。那么VLAN 技术又是如何实现广播报文的隔离呢?在 VLAN技术中,规定凡是具有VLAN功能的交换机在转发数据报文时,都需要确认该报文属于某一个 VLAN,并且该报文只能被转发到属于同一VLAN 的端口或主机。即是说每一VLAN代表了一个广播域,不同的VLAN用户属于不同的广播域,它不能接收来自于不同VLAN用户的广播报文,如图2-4 所示。虚拟局域网将一组位于不同物理网段上的用户在逻辑上划分在一个局域网内,在功能和操作上与传统LAN 基本相同,可以提供一定
5、范围内终端系统的互联。VLAN 与传统的LAN相比,具有以下优势:限制广播包,提高带宽的利用率;减少移动和改变的代价;虚拟工作组;用户不受物理设备的限制,VLAN 用户可以处于网络中的任何地方;VLAN 对用户的应用不产生影响;增强通信的安全性;增强网络的健壮性。2VLAN 的划分VLAN的主要目的就是划分广播域,那么在建设网络时,如何确定这些广播域?根据物理端口、MAC 地址、协议还是子网?其实到目前为止,上述参数都可以用来作为划分广播域的依据。(1)基于端口的VLAN划分方法是根据以太网交换机的端口来划分广播域的。也就是说,交换机某些端口连接的主机在一个广播域内,而另一些端口连接的主机在另
6、一个广播域,VLAN 和端口连接的主机无关,如图2-5 和表 2-2 所示。假设指定交换机的端口l 和端口 7 属于 VLAN2,端口 2 和端口 10 属于 VLAN3,此时,主机 A 和主机 C 在同一 VLAN,主机 B 和主机 D 在另一 VLAN下。如果将主机A 和主机B 交换连接端口,则VLAN 表仍然不变,而主机A 变成与主机D 在同一 VLAN(广播域),而主机 B 和主机 C 在另一 VLAN 下。如果网络中存在多个交换机,还可以指定交换机1 的端口和交换机2 的端口属于同一VLAN,这样同样可以实现VLAN内部主机的通信,也隔离广播报文的泛滥。所以这种VLAN划分方法的优点
7、是定义VLAN 成员非常简单,只要指定交换机的端口即可;但是如果VLAN用户离开原来的接入端口,而连接到新的交换机端口,就必须重新指定新连接的端口所属的VLAN ID。(2)基于 MAC 地址的 VLAN划分基于 MAC 地址的 VLAN 划分方法是根据连接在交换机上主机的MAC 地址来划分广播域的。也就是说,某个主机属于哪一个VLAN只和它的MAC 地址有关,和它连接在哪个端口或者IP 地址都没有关系。这种划分VLAN 的方法最大的优点在于当用户改变物理位置名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页,共 26 页 -(改变接人端口)时,不用重新配置。但是这种方法的初始配置量很大
8、,要针对每个主机进行VLAN设置。尤其是那些容易更换网络接El 卡的笔记本电脑用户,会经常迫使交换机更改配置。(3)基于协议的VLAN 划分基于协议的VLAN划分方法是根据网络主机使用的网络协议来划分广播域的。也就是说,主机属于哪一个VLAN 取决于它所运行的网络协议(如 IP 协议和 IPX 协议),而与其他因素没有关系。这种VLAN 划分在实际应用中非常少,因为目前绝大多数都是IP 协议的主机,其他协议的主机组件被IP 协议主机代替,所以它很难将广播域划分得更小。(4)基于子网的VLAN 划分基于子网的VLAN 划分方法是根据网络主机使用的IP 地址所在的网络子网来划分广播域的。也就是说,
9、IP 地址属于同一个子网的主机属于同一个广播域,而与主机的其他因素没有任何关系。这种VLAN划分方法管理配置灵活,网络用户自由移动位置而不需重新配置主机或交换机,并且可以按照传输协议进行子网划分,从而实现针对具体应用服务来组织网络用户。但这种方法也有它不足的一面,为了判断用户属性,必须检查每上个数据包的网络层地址,这将耗费交换机不少的资源;并且同一个端口可能存在多个VLAN用户,这将导致广播报文的抑制效率有所下降。从上述几种VLAN 划分方法的优缺点综合来看,基于端口划分VLAN 是最普遍使用的方法之一,它也是目前所有交换机都支持的一种VLAN划分方法。有少量交换机支持基于MAC 地址的 VL
10、AN 划分。五、实验步骤S3526A 上配置:Quidwaysysname S3526A S3526Ainterface e0/1 S3526A-Ethermet0/1duplex full S3526A-Ethermet0/1speed 100 S3526A-Ethermet0/1interface e0/2 S3526A-Ethermet0/2duplex full S3526A-Ethermet0/2 speed 100 S3526A-Ethermet0/2quit S3526Alink-aggregation Ethermet0/1to Ethermet0/2 both S3526B
11、上配置:Quidwaysysname S3526B S3526Binterface e0/1 S3526B-Ethermet0/1duplex full S3526B-Ethermet0/1speed 100 S3526B-Ethermet0/1interface e0/2 S3526B-Ethermet0/2duplex full S3526B-Ethermet0/2 speed 100 S3526B-Ethermet0/2quit S3526Blink-aggregation Ethermet0/1to Ethermet0/2 both 配置每一台PC 属于特定的VLAN S3526AVl
12、an2 S3526A-Vlan2port Ethermet0/9 to Ethermet 0/16 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页,共 26 页 -S3526A-Vlan2 Vlan3 S3526A-Vlan3port Ethermet0/17to Ethermet0/24 S3526BVlan2 S3526B-Vlan2port Ethermet0/9 to Ethermet0/16 S3526B-Vlan2 Vlan3 S3526B-Vlan3port Ethermet0/17to Ethermet0/24 配置交换机之间的端口为Truck 口,并且允许所有VLA
13、N 通过S3526Ainterface e0/1 S3526A-Ethermet0/1 port link-type truck 允许所有 VLAN通过 Truck 端口S3526A-Ethermet0/1 port truck permit vlan all S3526A-Ethermet0/1 interface e0/2 S3526A-Ethermet0/2 port link-type truck 允许所有 VLAN通过 Truck 端口S3526A-Ethermet0/2 port truck permit vlan all S3526Binterface e0/1 S3526B-E
14、thermet0/1 port link-type truck 允许所有 VLAN通过 Truck 端口S3526B-Ethermet0/1 port truck permit vlan all S3526B-Ethermet0/1interface e0/2 S3526B-Ethermet0/2 port link-type truck 允许所有 VLAN通过 Truck 端口S3526B-Ethermet0/2 port truck permit vlan all 配置完后。可以看到同一Vlan 内 PC 可以相互访问,不同的Vlan 内 PC 不可以相互访问六、实验结果分析实验同一个vl
15、an 之间能通信,不同vlan 之间电脑不能通信七、思考题理解 vlan 的功能及特点实验二、VLAN 间通信一、实验目的掌握三层交换的原理,熟悉VLAN 接口的配置。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页,共 26 页 -二、实验内容在上一部分实验的基础上进一步配置,利用$3526 交换机的三层功能,实现 VLAN 间的路由,再次用ping 命令测试其连通性。三、实验原理VLAN技术将同一LAN上的用户在逻辑上分成了多个虚拟局域网(VLAN),只有同一VLAN的用户才能相互交换数据。但是,建设网络的最终目的是要实现网络的互联互通,VLAN 技术是为隔离广播报文、提高网络带宽
16、的有效利用率而设计的。所以虚拟局域网之间的通信成为了关注的焦点。在使用路由器隔离广播域的同时,实际上也解决了LAN 之间的通信,但是这与我们讨论的问题还有微小区别:路由器隔离二层广播时,实际上是将大的LAN 用三层网络设备分割成独立的小LAN,连接每一个LAN 都需要一个实际存在的物理接口。为了解决物理接口需求过大的问题,在VLAN 技术的发展中,出现了另一种路由器-独臂路由器,即用于实现VLAN 间通信的三层网络设备路由器,它只需要一个以太网接口,通过创建子接口就可以承担所有VLAN的网关,从而实现在不同的VLAN 间转发数据,如图2-11 所示。图中路由器仅仅提供一个以太网接口,而在该接口
17、下提供三个子接口分别作为3 个 VLAN用户的缺省网关,当VLANl00的用户需要与其他VLAN的用户进行通信时,该用户只需将数据包发送给缺省网关,缺省网关修改数据帧的VLAN标签后再发送至目的主机所在的VLAN,即完成了VLAN 间的通信。从上述通信过程可以看出,VLAN间的通信受到路由器和交换机之间的链路带宽限制,并且这种分离的网络设备使得网络建设成本大大增加。为了简化上述通信过程,降低网络建设成本,专门为此研究开发了一种新的网络设备-三层交换机,也称路由交换机。它综合实现了路由和二层交换的功能。三层交换机中的一个路由软件模块用来实现三层路由转发;而交换机相当于二层交换模块,它实现 VLA
18、N 内的二层快速转发。其用户设置的缺省网关就是三层交换机中虚拟VLAN接口的 IP 地址。三层交换机在转发数据包时,效率有很大提高,因为它采用了一次路由多次交换的转发技术。即同一数据流(VLAN通信),只需要分析首个数据包的IP 地址信息,进行路由查找等。完成第一个数据包的转发后,三层交换机会在二层上建立快速转发映射,当同一数据流的下一个数据包到达时,直接按照快速转发映射进行转发。从而省略了绝大部分数据包三层包头信息的分析处理,提高了转发效率,其数据包转发示意如图2-1 2 所示(图中实线表示第一个数据包的转发,虚线表示后续数据包的转发)。四、实验环境与分组Quidway$3526 三层交换机
19、2 台,计算机4 台,Console 线 4 条,标准网线5 根;每 4 人一组,每2 人配置 1 台交换机。五、实验拓扑结构六、实验步骤步骤 1 在上一部分实验的基础上继续进行。在4 台计算机上都运行Ethereal 截获报文,执行 PCC ping PCD,观察能否ping 通,对各计算机上截获的报文进行综合分析,说明为什么。步骤 2 在交换机Sl 上配置 VLAN2 和 VLAN 3的接口 IP 地址,VLAN2 接口的 IP 地址配置为 192.168.2.1/24,VLAN3 接口的 IP 地址配置为192.168.3.1/24。S1inter VLAN 2 S1-VLAN-inte
20、rface2ip address 192.168.2.1 255.255.255.0 S1inter VLAN 3 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页,共 26 页 -s1-VLAN-interface3ip address 192.168.3.1 255.255.255.0 步骤 3 按照组网图2-13 配置各台计算机的默认网关地址。Quidway$3526 是三层交换机,具有三层交换功能。计算机会把目的地址不在同一网段的报文送到默认网关,即S1,交换机 Sl 会分析报文的IP 地址,通过查找路由表,将报文转发到对应的VLAN。也就是说,交换机启动了三层交换的功能。步骤
21、 4 在 4 台计算机上都运行Ethereal 截获报文,执行PCC ping PCD,观察能否ping通,对各计算机上截获的报文进行综合分析,并将结果记录在表2-5 中。思考题结合表 2-5,简述报文转发、VLAN 标记添加与删除和VLAN 间路由的过程。七、实验总结通过在交换机上配置各VLAN 的接口 IP 地址,启动了$3526 的三层功能,实现了 VLAN间的路由,并用ping 命令验证了其连通性,.加深了对三层交换的理解。实验三、路由器交换机综合实验一、实验目的通过路由器动态路由协议配置的学习,使学生了解或掌握RIP 的基本知识、协议特点优点及带来的问题,训练或培养学生配置基本RIP
22、 命令的技能,为今后继续路由器综合试名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页,共 26 页 -验的学习奠定基础。二、实验内容学习关于 RIP 一些基本知识;了解 RIP 协议的特点;明确 RIP 缺点和优点;学习如何配置基本RIP 命令;知道使用 RIP 协议所带来的问题;三、仪器、设备和材料带 XP 操作系统电脑、路由器、配置线、网线等四、实验原理五、实验步骤在画图时选择RouterC 的 s0、s1 端口作为DCE 端口。pc 机的地址如下。ip addresssubnet maskdefault-gateway HostA10.65.1.1255.255.0.010.65
23、.1.2 HostB10.66.1.1255.255.0.010.66.1.2 HostC10.69.1.1255.255.0.010.69.1.2 HostD10.70.1.1255.255.0.010.70.1.2(2)对 RouterA 进行配置,在配置好各端口ip 地址后激活该端口。各端口 ip 地址如下。E0/0:ip 地址 10.65.1.2,子网掩码255.255.0.0。E0/1:ip 地址 10.66.1.2,子网掩码255.255.0.0。s1:ip 地址 10.68.1.2,子网掩码255.255.0.0。(3)在 RouterA 上配置 RIP 动态路由。(4)对 Ro
24、uterB 进行配置,在配置好各端口ip 地址后激活该端口。各端口 ip 地址如下。E0/0:ip 地址 10.69.1.2,子网掩码255.255.0.0。E0/1:ip 地址 10.70.1.2,子网掩码255.255.0.0。s0:ip 地址 10.78.1.2,子网掩码255.255.0.0。(5)在 RouterB 上配置 RIP 动态路由。(6)对 RouterC 进行配置,在配置好各端口ip 地址后激活该端口。各端口 ip 地址如下。s0:ip 地址 10.68.1.1,子网掩码255.255.0.0。s1:ip 地址 10.78.1.1,子网掩码255.255.0.0。s0、s
25、1 端口的时钟频率都设置为64000。(7)在 RouterC 上配置 RIP 动态路由。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页,共 26 页 -(8)查看 RouterA 的路由表,将路由表写在下面。(9)查看 RouterB 的路由表,将路由表写在下面。(10)查看 RouterC 的路由表,将路由表写在下面。(11)测试 pc 之间的连通性。六、实验结果分析PC 间互通实验成功实验四:路由综合实验一、实验目的进一步深入理解路由协议的配置。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页,共 26 页 -二、实验内容在路由器上配置静态路由、RIP 和 OSPF 协
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