计算机网络 实验指导 实验七 : 通过路由交换机实现 VLAN 间通信 一 实验目的 1 进一步理解交换机的工作原理和虚拟局域网的工作原理; 2 理解路由交换机的工作原理; 3 掌握路由交换机的基本管理和配置; 4 理解基于路由交换机的园区网的结构, 并体会园区网的设计思路 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, 计算机接入实验室局域网, 每小组配备二层交换机 2 台, 路由交换机 2 台 2 软件 Windows 7 操作系统, 安装 PuTTY 软件 3 网络支持对互联网的访问 4 工具无 五 实验理论 1 虚拟局域网的基本原理; 2 二层交换机 路由交换机的工作原理; 3 局域网 园区网的规划设计和基本原理 六 预备知识 1 Windows 7 操作系统的基本使用 ( 控制面板 网络配置 防火墙 命令控制台 ); 2 PuTTY 软件的使用方法 ; 3 交换机管理的基本操作; 4 虚拟局域网的基本原理; 5 路由交换机的基本原理; 管理科学与工程学科 / 共 13 页, 第 1 页
路由交换机就是具有部分路由器功能的交换机, 路由交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换, 所具有的路由功能也是为这目的服务的, 能够做到一次路由, 多次转发 对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现, 而像路由信息更新 路由表维护 路由计算 路由确定等功能, 由软件实现 要求 : 1 路由交换机和二层交换机的工作原理是否相同? 请说明 2 路由交换机和路由器的工作原理是否相同? 请说明 请通过上述资料的学习和资料查阅以及学习讨论, 回答上述 2 个问题, 并将答案填写到实验报告册中 6 通过 Ping 命令和 Tracert 命令进行网络通信测试 七 实验任务 1 完成网络拓扑设计 VLAN 设计和 IP 地址规划 ; 2 完成网络拓扑结构的部署实施; 3 完成 2 台二层交换机 VLAN 的配置 ; 4 完成路由交换机的配置, 并实现 VLAN 间通信 ; 5 完成网络通信测试 八 实验内容及步骤 1 问题的提出 说明 : 本实验指导所使用的二层交换机为神州数码 DCS-3950 路由交换机为 DCRS-5650, 所有实验操作和命令都以此为基础 本实验最低需要 2 台 DCN DCS-3950 1 台 DCN DCRS-5650 6 台主机支持 (1) 在实验三中, 曾经通过 2 台二层交换机设计了一个局域网, 通过 VLAN 划分实现了 跨交换机的相同 VLAN 间主机的通信, 而不同 VLAN 间的主机无法进行通信 拓扑结构如图 7-1 所示 图 7-1 实验三中的网络拓扑图 管理科学与工程学科 / 共 13 页, 第 2 页
(2) 实际情况下, 往往需要实现 VLAN 间主机的通信 例如, 在一个实验中心内, 有多个实验室, 每一个实验室都是一个局域网且处于一个 VLAN 内 不同实验室之间, 亦可进行网络通信 (3) 这样就产生了新的需求 : 需要在 VLAN 间实现网络通信 2 网络设计 (1) 按照上述的需求, 进行网络拓扑设计 如图 7-2 所示 图 7-2 VLAN 间通信的网络拓扑 (2) 设计 VLAN, 具体的 VLAN 规划如表 7-1 所示 表 7-1 VLAN 规划表 序号 VLAN ID VLAN name 交换机 接入端口 端口性质 1 1001 Labs1 S-1 1/1 1/8 untag Port 2 1002 Labs2 S-1 1/9 1/16 untag Port 3 1003 Labs3 S-1 1/17 1/24 untag Port 4 1001 Labs1 S-2 1/1 1/8 untag Port 5 1002 Labs2 S-2 1/9 1/16 untag Port 6 1003 Labs3 S-2 1/17 1/24 untag Port 注意 : 交换机 S-1 交换机 S-2 的 26 号端口为 Tag 端口, 作为 VLAN 的通信端口 (3) 设计 IP 地址, 具体的 IP 地址的规划如表 7-2 所示 表 7-2 IP 地址规划表 序号 主机名称 网络配置 网关 接入位置 1 主机 A 172.16.100.101 / 255.255.255.0 172.16.100.1 S-1 1/5 2 主机 B 172.16.100.102 / 255.255.255.0 172.16.100.1 S-2 1/7 3 主机 C 172.16.100.103 / 255.255.255.0 172.16.100.1 S-2 1/2 4 主机 X 192.168.100.151 / 255.255.255.0 192.168.100.1 S-1 1/14 5 主机 Y 192.168.100.152 / 255.255.255.0 192.168.100.1 S-2 1/16 6 主机 Z 192.168.100.153 / 255.255.255.0 192.168.100.1 S-2 1/10 管理科学与工程学科 / 共 13 页, 第 3 页
7 交换机 S-1 172.16.0.201 / 255.255.255.0 8 交换机 S-2 172.16.0.202 / 255.255.255.0 9 交换机 RS-1 172.16.0.101 / 255.255.255.0 3 网络物理连通和 VLAN 实现 (1) 按照上述图 7-2 VLAN 间通信的网络拓扑结构进行网络部署实施, 完成物理链路的连通 (2) 按照上述表 7-2 IP 地址规划表的配置, 完成主机 A 主机 B 主机 C 主机 X 主机 Y 主机 Z 的网络配置 (3) 按照上述表 7-1 VLAN 规划表和表 7-2 IP 地址规划表, 完成交换机 S-1 交换机 S-2 的配置 交换机 S-1 的配置参考 : DCS-3950-26C(config)#show running-config no service password-encryption hostname DCS-3950-26C syslocation China syscontact 800-810-9119 vlan 1 vlan 1001 vlan 1002 vlan 1003 Interface Ethernet0/0/1 Interface Ethernet0/0/2 Interface Ethernet0/0/3 Interface Ethernet0/0/4 Interface Ethernet0/0/5 管理科学与工程学科 / 共 13 页, 第 4 页
Interface Ethernet0/0/6 Interface Ethernet0/0/7 Interface Ethernet0/0/8 Interface Ethernet0/0/9 Interface Ethernet0/0/10 Interface Ethernet0/0/11 Interface Ethernet0/0/12 Interface Ethernet0/0/13 Interface Ethernet0/0/14 Interface Ethernet0/0/15 Interface Ethernet0/0/16 Interface Ethernet0/0/17 Interface Ethernet0/0/18 Interface Ethernet0/0/19 Interface Ethernet0/0/20 Interface Ethernet0/0/21 管理科学与工程学科 / 共 13 页, 第 5 页
Interface Ethernet0/0/22 Interface Ethernet0/0/23 Interface Ethernet0/0/24 Interface Ethernet0/0/25 Interface Ethernet0/0/26 switchport mode trunk interface Vlan1 ip address 172.16.0.201 255.255.255.0 no login end 交换机 S-2 的配置参考 : DCS-3950-26C(config)#show running-config no service password-encryption hostname DCS-3950-26C syslocation China syscontact 800-810-9119 vlan 1 vlan 1001 vlan 1002 vlan 1003 Interface Ethernet0/0/1 Interface Ethernet0/0/2 管理科学与工程学科 / 共 13 页, 第 6 页
Interface Ethernet0/0/3 Interface Ethernet0/0/4 Interface Ethernet0/0/5 Interface Ethernet0/0/6 Interface Ethernet0/0/7 Interface Ethernet0/0/8 Interface Ethernet0/0/9 Interface Ethernet0/0/10 Interface Ethernet0/0/11 Interface Ethernet0/0/12 Interface Ethernet0/0/13 Interface Ethernet0/0/14 Interface Ethernet0/0/15 Interface Ethernet0/0/16 Interface Ethernet0/0/17 Interface Ethernet0/0/18 管理科学与工程学科 / 共 13 页, 第 7 页
Interface Ethernet0/0/19 Interface Ethernet0/0/20 Interface Ethernet0/0/21 Interface Ethernet0/0/22 Interface Ethernet0/0/23 Interface Ethernet0/0/24 Interface Ethernet0/0/25 Interface Ethernet0/0/26 switchport mode trunk interface Vlan1 ip address 172.16.0.202 255.255.255.0 no login end 要求 : 请按照 (3) 的要求完成交换机 S-1 交换机 S-2 的网络配置, 并将交换机 S-1 的具体配置命令填写到实验报告册中 4 配置路由交换机实现 VLAN 间通信 (1) 通过 Console 接口连接路由交换机 RS-1 (2) 配置路由交换机 RS-1 的基本信息 开启路由交换机三层路由功能的命令为 : DCRS-5650-28C (config)#l3 enable 路由交换机 RS-1 的配置参考 : DCRS-5650-28C(config)#show running-config no service password-encryption hostname DCRS-5650-28C syslocation China 管理科学与工程学科 / 共 13 页, 第 8 页
syscontact 800-810-9119 ipv4 forwarding enable vlan 1 vlan 1001 vlan 1002 Interface Ethernet0/0/1 switchport mode trunk Interface Ethernet0/0/2 switchport mode trunk Interface Ethernet0/0/3 Interface Ethernet0/0/4 Interface Ethernet0/0/5 Interface Ethernet0/0/6 Interface Ethernet0/0/7 Interface Ethernet0/0/8 Interface Ethernet0/0/9 Interface Ethernet0/0/10 Interface Ethernet0/0/11 Interface Ethernet0/0/12 Interface Ethernet0/0/13 Interface Ethernet0/0/14 Interface Ethernet0/0/15 Interface Ethernet0/0/16 管理科学与工程学科 / 共 13 页, 第 9 页
Interface Ethernet0/0/17 Interface Ethernet0/0/18 Interface Ethernet0/0/19 Interface Ethernet0/0/20 Interface Ethernet0/0/21 Interface Ethernet0/0/22 Interface Ethernet0/0/23 Interface Ethernet0/0/24 Interface Ethernet0/0/25 Interface Ethernet0/0/26 Interface Ethernet0/0/27 Interface Ethernet0/0/28 interface Vlan1 ip address 172.16.0.101 255.255.255.0 interface Vlan1001 ip address 172.16.100.1 255.255.255.0 interface Vlan1002 ip address 192.168.100.1 255.255.255.0 no login end (3) 配置路由交换机 RS-1 的路由信息 查看路由交换机 RS-1 的方法和路由信息如下 : DCRS-5650-28C(config)#show ip route Codes: K - kernel, C - connected, S - static, R - RIP, B - BGP O - OSPF, IA - OSPF inter area N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2 E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2 i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area * - candidate default 管理科学与工程学科 / 共 13 页, 第 10 页
C 127.0.0.0/8 is directly connected, Loopback tag:0 C 172.16.100.0/24 is directly connected, Vlan1001 tag:0 C 192.168.100.0/24 is directly connected, Vlan1002 tag:0 Total routes are : 3 item(s) (4) 交换机 S-1 交换机 S-2 路由交换机 RS-1 的配置完成后, 通过 Ping 命令进行主机的连 通性测试, 并填写表 7-3 表 7-3 通过路由交换机进行 VLAN 通信的测试结果 ( 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 主机 A S-1 1/5 主机 B S-2 1/7 2 主机 A S-1 1/5 主机 C S-2 1/2 3 主机 A S-1 1/5 主机 X S-1 1/14 4 主机 A S-1 1/5 主机 Y S-2 1/16 5 主机 A S-1 1/5 主机 Z S-2 1/10 6 主机 B S-2 1/7 主机 A S-1 1/5 7 主机 B S-2 1/7 主机 C S-2 1/2 8 主机 B S-2 1/7 主机 X S-1 1/14 9 主机 B S-2 1/7 主机 Y S-2 1/16 10 主机 B S-2 1/7 主机 Z S-2 1/10 11 主机 X S-1 1/14 主机 A S-1 1/5 12 主机 X S-1 1/14 主机 B S-2 1/7 13 主机 X S-1 1/14 主机 C S-2 1/2 14 主机 X S-1 1/14 主机 Y S-2 1/16 15 主机 X S-1 1/14 主机 Z S-2 1/10 16 主机 Y S-2 1/16 主机 A S-1 1/5 17 主机 Y S-2 1/16 主机 B S-2 1/7 18 主机 Y S-2 1/16 主机 C S-2 1/2 19 主机 Y S-2 1/16 主机 X S-1 1/14 20 主机 Y S-2 1/16 主机 Z S-2 1/10 (5) 通过 Tracert 命令进行主机间通信测试, 并填写表 7-4 表 7-4 通过路由交换机进行 VLAN 通信的测试结果 ( 路由测试 ) 序号 请求主机 接入位置 响应主机 接入位置 Tracert 测试结果 1 主机 A S-1 1/5 主机 B S-2 1/7 2 主机 A S-1 1/5 主机 C S-2 1/2 3 主机 A S-1 1/5 主机 X S-1 1/14 路由 1: 路由 2: 路由 1: 路由 2: 路由 1: 路由 2: 管理科学与工程学科 / 共 13 页, 第 11 页
4 主机 A S-1 1/5 主机 Y S-2 1/16 5 主机 A S-1 1/5 主机 Z S-2 1/10 路由 1: 路由 2: 路由 1: 路由 2: 要求 : 1 请按照(2) 的要求完成路由交换机 RS-1 的网络配置, 并将路由层交换机 RS-1 的具体配置命令填写到实验报告册中 2 请按照(4) 的要求进行网络通信测试, 完成表 7-3 的填写, 并将结果填写到实验报告册中 3 请按照(5) 的要求进行网络通信测试, 完成表 7-4 的填写, 并将结果填写到实验报告册中 4 请对表 7-4 的测试结果进行分析, 并将分析结果填写到实验报告册中 九 实验分析 1 路由交换机的工作原理 (1) 路由交换机与二层交换机 路由器相比, 存在哪些优点? (2) 路由交换机能否阻止广播风暴的产生? 请说明原因 要求 : 请查阅相关资料, 回答上述 2 个问题, 并将答案填写到实验报告册中 2 主机网关 (1) 主机网关的作用是什么? 工作原理是什么? (2) 在哪些情况下, 主机间通信不需要网关? 在哪些情况下, 主机间通信需要网关? 要求 : 请查阅相关资料, 回答上述 2 个问题, 并将答案填写到实验报告册中 十 课外自主实验 1 使用路由交换机实现更大规模的园区网 (1) 网络需求 : 某单位有两栋办公楼 L1 和 L2, 每栋办公楼使用 1 台路由交换机进行汇聚, 具体网络拓扑如图 7-3 所示 该单位共有 6 个部门, 分布在两栋办公楼内 该单位的网络设计要求是单位内部是一个园区网, 每个部门是一个局域网 其中部门 A B C 之间能够互相访问, 部门 X Y Z 之间能够互相访问 (2) 请按照 (1) 的要求为该单位规划 VLAN, 并自行设计表 7-5 某单位 VLAN 规划表 (3) 请按照 (1) 的要求为该单位规划 IP 地址, 并自行设计表 7-6 某单位 IP 地址规划表 管理科学与工程学科 / 共 13 页, 第 12 页
(4) 请完成交换机 S-11 交换机 S-12 交换机 S-21 交换机 S-22 路由交换机 RS-1 路由交换机 RS-2 的配置 (5) 分别使用 Ping 命令和 Tracert 命令进行网络连通性测试, 并自行设计表 7-7 通过路由交换机进行 VLAN 通信的测试结果 ( 路由测试 ) 图 7-3 某单位的网络拓扑结构 ( 详细的内容, 看参考阅读实验素材的 Visio 文档 可以依照 DCN DCS-3950 DCN DCRS- 5650 实现 ) 要求 : 1 请按照(2)( 3)2 个要求完成 VLAN 规划表和 IP 地址规划表, 并将结果填写到实验报告册中 2 请按照(4) 的要求完成 4 台二层交换机和 2 台路由交换机的配置, 并将具体的配置命令填写到实验报告册中 3 请按照(5) 要求完成网络通信测试, 自行设计表 7-7 通过路由交换机进行 VLAN 通信的测试结果 ( 路由测试 ), 并将结果填写到实验报告册中 十一 实验扩展资源 1 图书 (1) 局域网技术 段水福, 历晓华, 段炼编著人民邮电出版社 (1) 计算机局域网 胡道元编著清华大学出版社 2 文章 利用三层交换机实现 VLAN 间路由 武朝霞 黑龙江科技信息 2011 年 02 期 网路交换机与路由器的比较与选择 曾宇 电脑知识与技术 2005 年 20 期 虚拟局域网络实验 马喜春 实验技术与管理 2006 年 05 期 3 互联网资源 VLAN 间通信 :http://blog.sina.com.cn/s/blog_635e1a9e0100ygfn.html VLAN 间路由 - 只用三层交换机实现 :http://blog.csdn.net/xdstone1/article/details/4001812 好知网 :http://www.howzhi.com/course/839/ 4 电子资源下载课程资源网站 :http://ke.51xueweb.cn/network.html 管理科学与工程学科 / 共 13 页, 第 13 页