实验目的
(1)理解数据链路层相关协议;
(2)熟悉并掌握交换机的基本配置;交换机与集线器的区别;交换机自学习算法;生成树协议STP功能;了解二层交换机与三层交换机的区别。
(3)熟悉并掌握交换机的虚拟局域网VLAN的划分方法。
实验平台
(1)Cisco Packet Tracer;
实验步骤
1、 使用思科模拟器(Cisco Packet Tracer)进行搭建交换机基础配置
- 将终端和交换机从下方拖动到编辑视窗中并连线
- 双击服务器,对服务器进行配置,打开“服务>DHCP”对默认网关、其实ip地址做出配置,之后点击保存
- 对每个PC设备进行网络配置,在IP配置中,使用DHCP即可
- 使用PC1对PC2做出ping请求,发现能够ping通,即不同主机之间能够进行ICMP协议通信。
2、 探索交换机与集线器的区别
- 建立相同的集线器连接
- 在交换机的子网中,在ICMP协议传送中(ping)一旦PC1与PC0建立连接后,PC1与PC0之间的通信并不会经过广播,而是之间逻辑上点到点进行通信
- 而在集线器中无论是否建立过连接(ARP表)都是经过广播转发来实现通信
3、 使用思科模拟器(Cisco Packet Tracer)进行基本网络设备的拓扑与配置
思路确立:先将内网进行搭建后再接Internet,内网将划分出4块Vlan,每一块VLAN拥有不同的网关进行区分
首先我们摆出四台电脑
- 创建一台二层交换机和多层交换机,并按照设想蓝图相连
- 在二层交换机上创建VLAN2和VLAN4,并将FA0/1和FA0/2接口分别分配给两个VLAN
这个过程使用窗口或者命令行都行,命令行如下
1 | \1. Switch>enable |
把二层交换机的0/24接口做成trunk模式
在多层交换机上创建VLAN2,VLAN3,VLAN4,过程同上述
为VLAN1,VLAN2,VLAN3,VLAN4配置虚拟接口IP地址
1 | \1. Switch(config)#interface vlan 1 !配置vlan1的虚拟接口IP |
- 把多层交换机的0/24接口做成trunk模式
- 开启三层路由器的路由功能,查看多层交换机路由表,路由表已经正常建立!
1 | 1. Switch(config)#ip routing |
· 测试连通性
· PC4 PING PC3 可以ping通:
至此客户端子网搭建成功!
- 搭建外网,建立一个临时PC、服务器和两个路由器来表示外网(注意:**路由器与终端的物理连线应该使用交叉线而不应该是**直通线\)并配置PC和服务器的IP地址、网关与掩码
- 配置路由器,路由器A(靠上)的FA1/0口配置172.16.1.2 255.255.0.0,SE2/0设置为192.168.1.1 255.255.255.0(可以使用图形化工具或者使用以下代码),配置路由器A的RIP路由协议,
1 | \1. Router>enable |
1 | \1. Router(config)#router rip |
路由器B(靠下)FA1/0口设置为10.1.10.2/24,SE2/0设置为192.168.1.2配置路由器A的RIP路由协议方法同上述代码
- 结果:服务器和PC4(临时)可以互相ping通
- 去除临时PC机,连接客户端子网和服务端子网
- 配置多层交换机RIP路由协议,由于与多层交换机直连的只有172.16.0.0的聚合网段,因此只设置172.16.0.0即可
1 | \1. Switch(config)#router rip |
- 检测:使用PC3对服务器进行HTTP访问
- 将PC2、PC3分别换成由集线器、交换机构成的局域网
实验结果
结果为更直观展示见上述实验过程
实验结果与分析
- Ethernet、IEEE802.3、PPP和HDLC都是数据链路层的协议及STP功能
Ethernet和IEEE802.3属于以太链路层协议
广域网中经常会使用串行链路来提供远距离的数据传输,高级数据链路控制HDLC(High-Level Data Link Control)和点对点协议PPP( Point to Point Protocol)是两种典型的串口封装协议。
STP通过在网络中选择一些交换机作为根交换机(root switch),并计算出从各个交换机到根交换机的最短路径,从而保证数据包只在最短路径上传输,避免出现环路。
交换机的基本配置:在主交换中设定好VLAN网段,分配到不同的端口,并将不同端口设置不同的网段IP,还可以通过trunk模式将一些VLAN在其他交换机中继续使用,此外在多层交换机中还需要设置RIP路由协议添加网段
交换机和集线器的区别
集线器与交换机最大的区别如下,集线器不仅带来了安全风险,而且带来了不必要的流量,产生网络带宽的浪费,而交换机解决了这一问题
- 交换机自学习算法大致如下:
\1) 当交换机接收到一个帧后,会解析该帧,提取出源MAC地址、进入的接口和时间等信息。
\2) 交换机在MAC地址表中查找是否有与源MAC地址相匹配的项目。如果没有找到匹配的项目,就执行下一步;如果找到了匹配的项目,则更新该项目的接口和时间信息。
\3) 在MAC地址表中增加一个新项目,其中包含源MAC地址、进入的接口和时间等信息。
\4) 如果接收到帧的目标MAC地址与交换机的某个接口绑定,则将该帧从相应的接口发送出去;否则,将该帧从所有未绑定的接口发送出去。
\5) 如果所有的接口都失败,则向所有未绑定的接口发送该帧。
\5. 二层交换机和三层交换机的区别
三层交换机工作在OSI模型的第3层(网络层),三层交换机结合了二层交换技术和三层转发功能,也就是说三层交换机在二层交换机的基础上增加了路由功能,可配置不同vlan的IP地址,vlan之间可通过三层路由实现不同vlan之间通讯。