计算机网络 实验指导 实验二 : 虚拟局域网与 VLAN 间通信 一 实验目的 1 理解交换机的工作原理; 2 掌握交换机的带外管理和带内管理的基本方法; 3 理解虚拟局域网(VLAN) 的基本概念和原理 ; 4 掌握在多台二层交换机间划分虚拟局域网的详细内容和操作命令; 5 掌握 VLAN 间通信的基本原理与配置方法 二 实验学时 2 学时 三 实验类型 综合性 四 实验需求 1 硬件每人配备计算机 1 台 2 软件 Windows 7 以上操作系统, 安装 GNS3 网络仿真与 VirtualBox 虚拟化软件, 安装 Putty 软件 3 网络实验室局域网支持, 能够访问校园网 4 工具无 五 实验理论 1 局域网的基本原理; 2 二层交换机的工作原理; 3 虚拟局域网的基本原理; 4 局域网组网的基本方法和基本流程; 5 VLAN 间路由的基本知识 六 实验任务 1 完成基于二层交换机的局域网的建设; 2 完成交换机端口配置的具体操作, 并能够完整读取交换机端口信息 ; 3 完成在 2 台二层交换机间划分虚拟局域网和网络功能测试 管理科学与工程学科 / 共 10 页, 第 1 页
七 实验内容及步骤 1 交换机管理 (1) 打开 GNS3 软件, 将 EtherSwitch 拖拽到 GNS3 工作台中, 右击交换机, 点击 start 按钮, 开启交换机 右击交换机, 点击 console 按钮, 进入交换机配置界面, 如图 2-1 所示 图 2-1 交换机配置界面 对交换机端口配置进行管理, 是进行交换机管理的基本操作, 也是网管人员进行网络管理的基本素养 (2) 查看交换机的全部端口信息查看交换机所有端口的状态 SW-1#show interface status 查看交换机所有端口详细信息 SW-1#show interface (3) 查看指定端口的信息查看交换机端口 0/1 的状态 SW-1#show interfaces FastEthernet 0/1 FastEthernet0/1 is administratively down, line protocol is down Hardware is Fast Ethernet, address is cc01.0884.f001 (bia cc01.0884.f001) Description: *** Unused for Layer2 EtherSwitch *** MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit/sec, DLY 100 usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation ARPA, loopback not set Keepalive set (10 sec) Auto-duplex, Auto-speed ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00 Last input never, output never, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0 Queueing strategy: fifo Output queue: 0/40 (size/max) 管理科学与工程学科 / 共 10 页, 第 2 页
5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 0 packets input, 0 bytes, 0 no buffer Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored 0 input packets with dribble condition detected 0 packets output, 0 bytes, 0 underruns 0 output errors, 0 collisions, 2 interface resets 0 unknown protocol drops 0 babbles, 0 late collision, 0 deferred 0 lost carrier, 0 no carrier 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out 阅读 FastEthernet0/1 的端口信息, 并将端口信息所表达的含义填写到表 2-1 中 表 2-1 FastEthernet0/1 端口信息含义 (4) 配置端口的描述信息进入交换机配置模式 SW-1#configure terminal 进入业务端口配置模式 SW-1 (config)#interface FastEthernet 0/1 配置交换机 0/1 端口的描述信息为 :This is a fast ethernet interface SW-1 (config-if)#description This is a fast ethernet interface 查看端口信息, 可以看到已经发生了变化 SW-1#show interfaces FastEthernet 0/1 Hardware is Fast Ethernet, address is cc01.0884.f001 (bia cc01.0884.f001) 管理科学与工程学科 / 共 10 页, 第 3 页
Description: This is a fast ethernet interface MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit/sec, DLY 100 usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation ARPA, loopback not set Keepalive set (10 sec) Auto-duplex, Auto-speed ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00 Last input never, output never, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0 Queueing strategy: fifo Output queue: 0/40 (size/max) 5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 0 packets input, 0 bytes, 0 no buffer Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored 0 input packets with dribble condition detected 0 packets output, 0 bytes, 0 underruns 0 output errors, 0 collisions, 2 interface resets 0 unknown protocol drops 0 babbles, 0 late collision, 0 deferred 0 lost carrier, 0 no carrier 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out (5) 配置端口的速率和双工模式 SW-1 (config)#interface FastEthernet 0/1 SW-1(config-if)#speed? 10 Force 10 Mbps operation 100 Force 100 Mbps operation auto Enable AUTO speed configuration 配置端口速率为自适应 SW-1(config-if)#speed auto SW-1(config-if)#duplex? auto Enable AUTO duplex configuration full Force full duplex operation half Force half-duplex operation 配置端口为全双工模式 SW-1(config-if)#duplex full (6) 配置端口的带宽控制 SW-1(config-if)#bandwidth? <1-10000000> Bandwidth in kilobits inherit Specify that bandwidth is inherited receive Specify receive-side bandwidth 配置端口的接收数据的带宽为 10Mbps SW-1(config-if)#bandwidth receive 10 取消端口带宽限制 SW-1(config-if)#no bandwidth receive (7) 禁用和启用端口 管理科学与工程学科 / 共 10 页, 第 4 页
禁用端口 SW-1(config-if)#shutdown 启用端口 SW-1(config-if)#no shutdown 2 虚拟局域网 (1) 拓扑设计本实验采用 2 台交换机 (SW-1,SW-2),6 台主机 (Host-1 Host-2 Host-3 Host-4 Host-5 Host-6), 主机通过 GNS3 中自带的 VPCS 虚拟主机实现, 网络拓扑结构如图 2-2 所示 图 2-2 简单网络结构 (2) 按照拓扑结构设计, 在 GNS3 环境下完成局域网建设, 如图 2-3 所示 图 2-3 简单网络结构 (3) 网络地址规划与 VLAN 规划设计方案见表 2-2 所示 表 2-2 VLAN 规划表序号 VLAN ID VLAN name 交换机接入端口端口性质 管理科学与工程学科 / 共 10 页, 第 5 页
1 vlan 10 VLAN0010 SW-1 F0/0 access Port 2 vlan 20 VLAN0020 SW-1 F0/1 access Port 3 vlan 10 VLAN0010 SW-2 F0/0 access Port 4 vlan 10 VLAN0010 SW-2 F0/1 access Port 5 vlan 20 VLAN0020 SW-2 F0/2 access Port 6 vlan 20 VLAN0020 SW-2 F0/3 access Port 7 - - SW-1 F0/15 Trunk Port 8 - - SW-2 F0/15 Trunk Port (4) 网络地址规划见表 2-3 所示 表 2-3 网络地址规划表 序号设备名称网络配置网关接入位置 1 Host-1 192.168.1.1/24 192.168.1.254 SW-1 e0/1 2 Host-2 192.168.2.1/24 192.168.2.254 SW-1 e0/2 3 Host-3 192.168.1.2/24 192.168.1.254 SW-2 e0/1 4 Host-4 192.168.1.3/24 192.168.1.254 SW-2 e0/2 5 Host-5 192.168.2.2/24 192.168.2.254 SW-2 e0/3 6 Host-6 192.168.2.3/24 192.168.2.254 SW-2 e0/4 (5) 对主机进行网络配置 1 右击 Host-1 图标, 点击 Start 开启该设备 2 右击 Host-1 图标, 点击 Console 打开 Host-1 的命令控制台, 进行网络配置 网络配置命令如下所示 >show ip // 查看 Host-1 的网络配置 >ip 192.168.1.1/24 192.168.1.254 // 配置 Host-1 的 IP 地址与网关 >show ip // 查看 Host-1 的网络配置 >save // 可以看到 Host-1 的网络配置完成, 将配置进行保存 3 结合表 2-3 的具体内容, 参考 Host-1 的配置方法, 完成 Host-2 Host-3 Host-4 Host- 5 Host-6 的网络配置 (5) 对交换机进行网络配置 1 右击 SW-1 图标, 点击 Start 开启该设备 2 右击 SW-1 图标, 点击 Console 打开交换机的命令控制台进行配置 配置命令如下所示 SW-1#vlan database // 一般 3640 或者 3725 等系列路由器的交换模块需要进入 VLAN 数据库模式进行操作 SW-1(vlan)#vlan 10 SW-1(vlan)#vlan 20 管理科学与工程学科 / 共 10 页, 第 6 页
SW-1(vlan)#exit SW-1#conf t SW-1(config)#int f0/0 // 从特权模式切换到配置模式 SW-1(config-if)#switchport mode access // 将接口模式修改为接入模式, 此模式一般用于接入终端主机 SW-1(config-if)#switchport access vlan 10 SW-1(config-if)#no shutdown SW-1(config-if)#exit SW-1(config)#int f0/1 SW-1(config-if)#switchport mode access SW-1(config-if)#switchport access vlan 20 SW-1(config-if)#no shutdown SW-1(config-if)#exit SW-1#show vlan-switch brief // 查看该交换机 vlan 的主要情况 VLAN Name Status Ports ---- -------------------------------- --------- ------------------------------- 1 default active Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4, Fa0/5 Fa0/6, Fa0/7, Fa0/8, Fa0/9 Fa0/10, Fa0/11, Fa0/12, Fa0/13 Fa0/14. Fa0/15 10 VLAN0010 active Fa0/0 20 VLAN0020 active Fa0/1 SW-1#conf t SW-1(config)#int f0/15 SW-1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q //Trunk 有两种封装标准, 一种是 Cisco 私有的 ISL, 一种是行业标准 802.1Q, 一般采用 802.1Q 实现封装, 本书统一采用 802.1Q 标准 SW-1(config-if)#switchport mode trunk // 将接口模式定义位 trunk 模式, 交换机相连的接口一般采用 trunk 模式, 用于承载不同 VLAN 的流量 SW-1(config-if)#exit SW-1(config)#exit SW-1#write 3 参考 SW-1 的配置命令, 完成 SW-2 的网络配置 (6) 通过 Ping 命令对 Host-1 Host-2 Host-3 Host-4 Host-5 Host-6 进行连通性测试, 并填写表 2-4 表 2-4 连通性测试序号请求主机接入位置响应主机接入位置 Ping 测试结果 1 Host-1 SW-1 e0/0 Host-2 SW-1 e0/1 2 Host-1 SW-1 e0/0 Host-3 SW-2 e0/0 3 Host-1 SW-1 e0/0 Host-4 SW-2 e0/1 4 Host-1 SW-1 e0/0 Host-5 SW-2 e0/2 5 Host-1 SW-1 e0/0 Host-6 SW-2 e0/3 管理科学与工程学科 / 共 10 页, 第 7 页
6 Host-2 SW-1 e0/1 Host-1 SW-1 e0/0 7 Host-2 SW-1 e0/1 Host-3 SW-2 e0/0 8 Host-2 SW-1 e0/1 Host-4 SW-2 e0/1 9 Host-2 SW-1 e0/1 Host-5 SW-2 e0/2 10 Host-2 SW-1 e0/1 Host-6 SW-2 e0/3 11 Host-3 SW-2 e0/0 Host-1 SW-1 e0/0 12 Host-3 SW-2 e0/0 Host-2 SW-1 e0/1 13 Host-3 SW-2 e0/0 Host-4 SW-2 e0/1 14 Host-3 SW-2 e0/0 Host-5 SW-2 e0/2 15 Host-3 SW-2 e0/0 Host-6 SW-2 e0/3 16 Host-4 SW-2 e0/1 Host-1 SW-1 e0/0 17 Host-4 SW-2 e0/1 Host-2 SW-1 e0/1 18 Host-4 SW-2 e0/1 Host-3 SW-2 e0/0 19 Host-4 SW-2 e0/1 Host-5 SW-2 e0/2 20 Host-4 SW-2 e0/1 Host-6 SW-2 e0/3 21 Host-5 SW-2 e0/2 Host-1 SW-1 e0/0 22 Host-5 SW-2 e0/2 Host-2 SW-1 e0/1 23 Host-5 SW-2 e0/2 Host-3 SW-2 e0/0 24 Host-5 SW-2 e0/2 Host-4 SW-2 e0/1 25 Host-5 SW-2 e0/2 Host-6 SW-2 e0/3 26 Host-6 SW-2 e0/3 Host-1 SW-1 e0/0 27 Host-6 SW-2 e0/3 Host-2 SW-1 e0/1 28 Host-6 SW-2 e0/3 Host-3 SW-2 e0/0 29 Host-6 SW-2 e0/3 Host-4 SW-2 e0/1 30 Host-6 SW-2 e0/3 Host-5 SW-2 e0/2 3 VLAN 间通信 (1) 开启交换机 SW-1 的路由功能 SW-1#configure terminal SW-1(config)#ip routing (2) 分别在 VlAN 10 和 VLAN 20 上配置 IP 地址为 192.168.1.254 192.168.2.254 SW-1(config)#interface vlan 10 SW-1(config)#ip address 192.168.1.254 255.255.255.0 SW-1(config)#exit SW-1(config)#interface vlan 20 SW-1(config)#ip address 192.168.2.254 255.255.255.0 SW-1(config)#exit 管理科学与工程学科 / 共 10 页, 第 8 页
中 (3) 参考 SW-1 的配置命令, 完成 SW-2 的 VlAN 配置 并将 SW-2 的配置命令填写到表 2-5 表 2-5 SW-2 配置命令 (4) 通过 Ping 命令对 Host-1 Host-2 Host-3 Host-4 Host-5 Host-6 进行连通性测试, 并 填写表 2-6 表 2-6 连通性测试 序号 请求主机 接入位置 响应主机 接入位置 Ping 测试结果 1 Host-1 SW-1 e0/0 Host-2 SW-1 e0/1 2 Host-1 SW-1 e0/0 Host-3 SW-2 e0/0 3 Host-1 SW-1 e0/0 Host-4 SW-2 e0/1 4 Host-1 SW-1 e0/0 Host-5 SW-2 e0/2 5 Host-1 SW-1 e0/0 Host-6 SW-2 e0/3 6 Host-2 SW-1 e0/1 Host-1 SW-1 e0/0 7 Host-2 SW-1 e0/1 Host-3 SW-2 e0/0 8 Host-2 SW-1 e0/1 Host-4 SW-2 e0/1 9 Host-2 SW-1 e0/1 Host-5 SW-2 e0/2 10 Host-2 SW-1 e0/1 Host-6 SW-2 e0/3 11 Host-3 SW-2 e0/0 Host-1 SW-1 e0/0 12 Host-3 SW-2 e0/0 Host-2 SW-1 e0/1 13 Host-3 SW-2 e0/0 Host-4 SW-2 e0/1 14 Host-3 SW-2 e0/0 Host-5 SW-2 e0/2 15 Host-3 SW-2 e0/0 Host-6 SW-2 e0/3 16 Host-4 SW-2 e0/1 Host-1 SW-1 e0/0 17 Host-4 SW-2 e0/1 Host-2 SW-1 e0/1 18 Host-4 SW-2 e0/1 Host-3 SW-2 e0/0 19 Host-4 SW-2 e0/1 Host-5 SW-2 e0/2 20 Host-4 SW-2 e0/1 Host-6 SW-2 e0/3 21 Host-5 SW-2 e0/2 Host-1 SW-1 e0/0 22 Host-5 SW-2 e0/2 Host-2 SW-1 e0/1 管理科学与工程学科 / 共 10 页, 第 9 页
23 Host-5 SW-2 e0/2 Host-3 SW-2 e0/0 24 Host-5 SW-2 e0/2 Host-4 SW-2 e0/1 25 Host-5 SW-2 e0/2 Host-6 SW-2 e0/3 26 Host-6 SW-2 e0/3 Host-1 SW-1 e0/0 27 Host-6 SW-2 e0/3 Host-2 SW-1 e0/1 28 Host-6 SW-2 e0/3 Host-3 SW-2 e0/0 29 Host-6 SW-2 e0/3 Host-4 SW-2 e0/1 30 Host-6 SW-2 e0/3 Host-5 SW-2 e0/2 八 实验分析 1 交换机端口的带宽控制和流量控制 (1) 带宽控制是如何实现的? 流量控制是如何实现的? 请分别介绍其工作原理 (2) 请设计实验验证带宽控制和流量控制对网络性能的影响 2 虚拟局域网与广播风暴 (1)1 台交换机最多可以划分多少个 VLAN?VLAN 对于交换机的通信效率是否有影响? 请说明原因 (2) 虚拟局域网可以将 1 台交换机逻辑上划分为多个广播域, 那么虚拟局域网是否能够降低广播风暴的发生? 请说明原因 (3) 虚拟局域网是否能够从根本上避免广播风暴的产生? 请说明原因 管理科学与工程学科 / 共 10 页, 第 10 页