实现网络的互联互通——计算机网络技术实习报告.doc

2010年网络技术实习报告网络技术实习报告RACK-6：小组成员：略指导老师：赵永斌 专业：计算机科学与技术班级：08013目录一、综合设计的内容21、文字描述22、拓扑结构23、任务分工24、实验介绍3二、理论介绍31、VLAN31.1、VLAN的概念4 1.2、划分VLAN的基本策略41.3、组建VLAN的条件41.4、使用VLAN的优点41.5、交换机的介绍51.6、VLAN的实现62、路由和路由器92.1、什么是路由92.2、路由的组成92.3、路由算法类型及区别102.4、路由器的功能112.5、路由器的配置112.6、与其他RACK小组互联19三、调试过程中出现的问题及解决方案22四、总结经验和收获23五、参考资料24一、 综合设计的内容 实现如下拓扑结构，实现网络的互联互通。1、 文字描述：借助交换机和路由器组建局域网，使再网络中的每一台pc机都能够互相通信。我们认为能够进行通信的成功的标准是两台pc机能够互相通过运行ping命令，获得反馈信息。在完成的过程中，我们采用了由小及大的方式进行测试，即首先实现小范围内的网络互联互通，然后再与其他网络整合，从而完成整个网络的互联互通。2、 网络拓扑结构：3、 任务分工：小组成员：杜大伟=D 马静=M 刘海敬=L 陈理仕=C 付路岩=F 钟淇民=Z第一天：选定实习题目之后小组协商网络的具体拓扑图的规划内容以及如何高效的实现整个网络的互联互通。（全体）第二天：进行相关资料的收集包括实验的设备、材料、技术等内容。（F、Z、L）绘制网络拓扑结构（D、M）第三天：查找VLAN的相关概念（C）确定所需的路由协议（动态）以及如何实现这些。（L、M 、D、C）第四天对各自分配到的路由或交换机进行配置（全体）对网络进行互通性测试（全体）第五天：与其他小组互联进行测试（全体）完成实验报告（全体）由于整个网络的规模相对较大，经过商议我们决定将其划分如下为三块进行实现。4、 实验介绍：4.1、设备：路由器 9台两层交换机 4台三层交换机 3台PC机 17台V35 若干双绞线 若干4.2、网络拓扑及各接口的ip（见上面的拓扑图）二、 理论介绍：1、 VLAN1.1、VLAN的概念： VLAN（Virtual Local Area Network）又称虚拟局域网，是指在交换局域网的基础上，采用网络治理软件构建的可跨越不同网段、不同网络的端到端的逻辑网络。一个VLAN组成一个逻辑子网，即一个逻辑广播域，它可以覆盖多个网络设备，答应处于不同地理位置的网络用户加入到一个逻辑子网中。1.2、划分VLAN的基本策略：从技术角度讲，VLAN的划分可依据不同原则，一般有以下三种划分方法： 1、 基于端口的VLAN划分 这种划分是把一个或多个交换机上的几个端口划分一个逻辑组，这是最简单、最有效的划分方法。该方法只需网络治理员对网络设备的交换端口进行重新分配即可，不用考虑该端口所连接的设备。2、 基于MAC地址的VLAN划分 MAC地址其实就是指网卡的标识符，每一块网卡的MAC地址都是惟一且固化在网卡上的。MAC地址由12位16进制数表示，前8位为厂商标识，后4位为网卡标识。网络治理员可按MAC地址把一些站点划分为一个逻辑子网。 3、 基于路由的VLAN划分 路由协议工作在网络层，相应的工作设备有路由器和路由交换机（即三层交换机）。该方式答应一个VLAN跨越多个交换机，或一个端口位于多个VLAN中。就目前来说，对于VLAN的划分主要采取上述第1、3种方式，第2种方式为辅助性的方案。1.3、组建VLAN的条件：VLAN是建立在物理网络基础上的一种逻辑子网，因此建立VLAN需要相应的支持VLAN技术的网络设备。当网络中的不同VLAN间进行相互通信时，需要路由的支持，这时就需要增加路由设备。要实现路由功能，既可采用路由器路由器，也可采用三层交换机来完成。1.4、使用VLAN的优点：1、控制广播风暴一个VLAN就是一个逻辑广播域，通过对VLAN的创建，隔离了广播，缩小了广播范围，可以控制广播风暴的产生。2、 提高网络整体安全性通过路由访问列表和MAC地址分配等VLAN划分原则，可以控制用户访问权限和逻辑网段大小，将不同用户群划分在不同VLAN，从而提高交换式网络的整体性能和安全性。 3、 网络治理简单、直观对于交换式以太网，假如对某些用户重新进行网段分配，需要网络治理员对网络系统的物理结构重新进行调整，甚至需要追加网络设备，增大网络治理的工作量。而对于采用VLAN技术的网络来说，一个VLAN可以根据部门职能、对象组或者应用将不同地理位置的网络用户划分为一个逻辑网段。在不改动网络物理连接的情况下可以任意地将工作站在工作组或子网之间移动。利用虚拟网络技术，大大减轻了网络治理和维护工作的负担，降低了网络维护费用。在一个交换网络中，VLAN提供了网段和机构的弹性组合机制。1.5、交换机的介绍：交换（switching）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机（switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照MAC地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于210Mbps20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。1.6、VLAN的实现：为了方便起见，我们只划分了两个VLANVLAN10和VLAN20，这样方便调试。换分为多个vlan方法相似。交换机S2126G: S2126-2en 14Password:（student）S2126-2#configS2126-2(config)# vlan 10 S2126-2(config-vlan)# name test10 S2126-2(config-if)# interface fastethernet 0/1 S2126-2(config-if)# switch access vlan 10 S2126-2(config-if)# interface fastethernet 0/2 S2126-2(config-if)# switchport mode trunk S2126-2#configure terminal S2126-2(config)# int vlan 10 S2126-2(config-if)#ip address 192.168.54.1 255.255.255.0 S2126-2(config-if)#no shutdown S2126-2(config-if)#exit S2126-2(config)# int vlan 20 S2126-2(config-if)#ip address 192.168.55.1 255.255.255.0 S2126-2(config-if)#no shutdown 交换机S3550-24: S3550#configure terminal S3550(config)# int vlan 10 S3550(config-if)#ip address 192.168.56.0 255.255.255.0 S3550(config-if)#no shutdown S3550(config-if)#exit S3550(config)# int vlan 20 S3550(config-if)#ip address 192.168.60.254 255.255.255.0 S3550(config-if)#no shutdown S3550(config-if)#exit S3550#configure terminal S3550(config)# vlan 10 S3550(config-vlan)# name test10 S3550(config)# vlan 20 S3550(config-vlan)# name test20 S3550(config-if)# interface fastethernet 0/4 S3550(config-if)# switch access vlan 10 S3550(config-if)# interface fastethernet 0/15 S3550(config-if)# switch access vlan 20 S3550(config-if)# interface fastethernet 0/2S3550(config-if)# switchport mode trunk S3550(config-if)#exitS3550(config)#interface fastethernet 0/2S3550(config-if)#no switchportS3550(config-if)#ip address 192.168.61.4 255.255.255.0S3550(config)#ip routingS3550(config)#router ripS3550(config-router)#network 192.168.61.0S3550(config-router)#network 192.168.60.0S3550(config-router)#end对两台交换机配置进行查看：S2126-2#show ip interface briefInterface IP-Address OK? Method Status Protocol FastEthernet0/7 unassigned YES manual up upFastEthernet0/15 unassigned YES manual up up FastEthernet0/24 unassigned YES manual up upVlan1 unassigned YES manual administratively down downS3550#show ip interface briefInterface IP-Address OK? Method Status Protocol FastEthernet0/7 unassigned YES manual up upFastEthernet0/15 unassigned YES manual up up FastEthernet0/24 unassigned YES manual up upVlan1 unassigned YES manual administratively down down经过验证PC之间可以ping通2、路由和路由器2.1、什么是路由：路由是把信息从源穿过网络传递到目的地的行为，在链路上，至少遇到一个中间节点。路由通常与桥接来对比。它们的主要区别在于桥接发生在OSI参考协议的第二层（链接层），而路由发生在第三层（网络层）。这一区别使二者在传递信息的过程中使用不同的信息，从而以不同的方式来完成其任务。2.2路由的组成：路由包含两个基本的动作：确定最佳路径和通过网络传输信息。在路由的过程中，后者也称为（数据）交换。路径选择metric是路由算法用以确定到达目的地的最佳路径的计量标准，如路径长度。为了帮助选路，路由算法初始化并维护包含路径信息的路由表，路径信息根据使用的路由算法不同而不同。路由算法根据许多信息来填充路由表。目的/下一跳地址对告知路由器到达该目的最佳方式是把分组发送给代表“下一跳”的路由器，当路由器收到一个分组，它就检查其目标地址，尝试将此地址与其“下一跳”相联系。交换交换算法相对而言较简单，对大多数路由协议而言是相同的，多数情况下，某主机决定向另一个主机发送数据，通过某些方法获得路由器的地址后，源主机发送指向该路由器的物理（MAC）地址的数据包，其协议地址是指向目的主机的。路由器查看了数据包的目的协议地址后，确定是否知道如何转发该包，如果路由器不知道如何转发，通常就将之丢弃。如果路由器知道如何转发，就把目的物理地址变成下一跳的物理地址并向之发送。下一跳可能就是最终的目的主机，如果不是，通常为另一个路由器，它将执行同样的步骤。当分组在网络中流动时，它的物理地址在改变，但其协议地址始终不变。2.3、路由算法类型及区别：路由算法可以根据多个特性来加以区分。首先，算法设计者的特定目标影响了该路由协议的操作；其次，存在着多种路由算法，每种算法对网络和路由器资源的影响都不同；最后，路由算法使用多种metric，影响到最佳路径的计算。(1)静态与动态静态路由算法由网管建立的表映射。这些映射自身并不改变，除非网管去改动。使用静态路由的算法较容易设计，在网络通信可预测及简单的网络中工作得很好。不适用于现在的大型、易变的网络。 动态路由算法可以在适当的地方以静态路由作为补充。简单但是会占用路由器内存。(2)单路径与多路径一些复杂的路由协议支持到同一目的的多条路径。与单路径算法不同，这些多路径算法允许数据在多条线路上复用。多路径算法的优点很明显：它们可以提供更好的吞吐量和可靠性。(3)平坦与分层一些路由协议在平坦的空间里运作，其它的则有路由的层次。在平坦的路由系统中，每个路由器与其它所有路由器是对等的；在分层次的路由系统中，一些路由器构成了路由主干，数据从非主干路由器流向主干路由器，然后在主干上传输直到它们到达目标所在区域，在这里，它们从最后的主干路由器通过一个或多个非主干路由器到达终点。分层路由的主要优点是它模拟了多数公司的结构，从而能很好地支持其通信。多数的网络通信发生在小组中（域）。因为域内路由器只需要知道本域内的其它路由器，它们的路由算法可以简化，根据所使用的路由算法，路由更新的通信量可以相应地减少。(4)主机智能与路由器智能一些路由算法假定源结点来决定整个路径，这通常称为源路由。在源路由系统中，路由器只作为存贮转发设备，无意识地把分组发向下一跳。其它路由算法假定主机对路径一无所知，在这些算法中，路由器基于自己的计算决定通过网络的路径。前一种系统中，主机具有决定路由的智能，后者则为路由器具有此能力。主机智能和路由器智能的折衷实际是最佳路由与额外开销的平衡。主机智能系统通常能选择更佳的路径，因为它们在发送数据前探索了所有可能的路径，然后基于特定系统对“优化”的定义来选择最佳路径。然而确定所有路径的行为通常需要很多的探索通信量和很长的时间。(5)域内与域间一些路由算法只在域内工作，其它的则既在域内也在域间工作。这两种算法的本质是不同的。其遵循的理由是优化的域内路由算法没有必要也成为优化的域间路由算法。(6)链接状态与距离向量链接状态算法（也叫做短路径优先算法）把路由信息散布到网络的每个节点，不过每个路由器只发送路由表中描述其自己链接状态的部分。距离向量算法（也叫做Bellman-Ford算法）中每个路由器发送路由表的全部或部分，但只发给其邻居。也就是说，链接状态算法到处发送较少的更新信息，而距离向量算法只向相邻的路由器发送较多的更新信息。由于链接状态算法聚合得较快，它们相对于距离算法产生路由环的倾向较小。在另一方面，链接状态算法需要更多的CPU和内存资源，因此链接状态算法的实现和支持较昂贵。虽然有差异，这两种算法类型在多数环境中都可以工作得很好。2.4、路由器的功能： 路由器包含了路由选择和交换的功能： 路由选择功能：为传送分组，路由器会使用地址的网络部分进行路由选择以确定一条最佳路径。 路由交换功能：使路由器有能力接收分组并进行转发，所以路由是跨越。路由器在工作中要经历的过程： 路由发现：学习路由的过程，动态路由通常由路由器自己完成，静态路由需要手工配置。 路由转发：路由学习之后会照学习更新的路由表进行数据转发。 路由维护：路由器通过定期与网络中其他路由器进行通信来了解网络拓扑变化以便更新路由表。2.5、路由器的配置：方法一：静态路由：用v35线缆将路由器1、路由器2、路由器3串联。对路由器1进行配置：首先查看路由器1的状态：R11#show ip interface brief Interface IP-Address(Pri) OK? Status serial 1/2 no address YES DOWN serial 1/3 no address YES DOWN FastEthernet 1/0 no address YES DOWN FastEthernet 1/1 no address YES DOWN R11#configure Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.R11 (config)#interface fastethernet 1/1R11 (config-if)#ip address 192.168.13.5 255.255.255.0R11 (config-if)#encapsulation hdlcR11 (config-if)#no shutdownR11 (config-if)#exitR11 (config)#interface fastethernet 1/0R11 (config-if)#ip address 192.168. 12.4 255.255.255.0R11 (config-if)#no shutdownR11 (config-if)# encapsulation hdlcR11 (config-if)#no shutdownR11 (config-if)#no keepaliveR11 (config-if)#exitR11 (config)#exitR11#show ip interface briefInterface IP-Address(Pri) OK? Status serial 1/2 192.168.12.4/24 YES UP serial 1/3 no address YES DOWN FastEthernet 1/0 192.168.13.5/24 YES UP FastEthernet 1/1 no address YES DOWN对路由器2进行配置 R2632-2#show ip interface brInterface IP-Address(Pri) OK? Status serial 1/2 no address YES DOWN serial 1/3 no address YES DOWN FastEthernet 1/0 no address YES DOWN FastEthernet 1/1 no address YES DOWN R2632-2#configR2632-2(config)#interface fastethernet 1/1R2632-2(config-if)#ip address 192.168.12.3 255.255.255.0R2632-2(config-if)#clock rate 64000R2632-2(config-if)#no shutdownR2632-2(config-if)#encapsulation hdlcR2632-2(config-if)#no keepaliveR2632-2(config-if)#exitR2632-2(config)#Sep 3 20:33:46 R2632-2 %7:%LINE PROTOCOL CHANGE: Interface serial 1/2, changed state to UPR2632-2(config)#exitR2632-2#Sep 3 20:33:48 R2632-2 %5:Configured from console by consoleR2632-2#show ip interface brInterface IP-Address(Pri) OK? Status serial 1/2 192.168.12.3/24 YES UP serial 1/3 no address YES DOWN FastEthernet 1/0 no address YES DOWN FastEthernet 1/1 no address YES DOWN R2632-2#configR2632-2(config)#interface fastethernet 1/0R2632-2(config-if)#ip address 192.168.11.2 255.255.255.0R2632-2(config-if)#clock rate 64000R2632-2(config-if)#no shutdownR2632-2(config-if)#encapsulation hdlcR2632-2(config-if)#no keepaliveR2632-2(config-if)#exitR2632-2#show ip interface brInterface IP-Address(Pri) OK? Status serial 1/2 192.168.12.3/24 YES UP serial 1/3 192.168.11.2/24 YES UP FastEthernet 1/0 no address YES DOWN FastEthernet 1/1 no address YES DOWN 用同样方法再对路由器3进行设置：R2632-3#configR2632-3(config)#interface fastethernet 1/0R2632-3(config-if)#ip address 192.168.11.1 255.255.255.0R2632-3(config-if)#no shutdownR2632-3(config-if)#encapsulation hdlcR2632-3(config-if)#no keepaliveR2632-3(config-if)#exit对路由器进行路由表的配置：对路由器1配置：R11#configR11 (config)#ip route 192.168.13.0 255.255.255.0 serial 1/2R11 (config)#ip route 192.168.12.0 255.255.255.0 serial 1/2R11 (config)#ip route 192.168.11.0 255.255.255.0 serial 1/2R11 (config)#ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 serial 1/2R11 (config)#exit对路由器2进行配置：R2632-2#configR2632-2(config)#ip route 192.168.13.0 255.255.255.0 serial 1/2R2632-2(config)#ip route 192.168.12.0 255.255.255.0 serial 1/2R2632-2(config)#ip route 192.168.11.0 255.255.255.0 serial 1/2R2632-2(config)#ip route 192.168.13.0 255.255.255.0 serial 1/2R2632-2(config)#ip route 192.168.13.0 255.255.255.0 serial 1/2R2632-2(config)#ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 serial 1/2R2632-2(config)#ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 serial 1/3R2632-2(config)#ip route 192.168.13.0 255.255.255.0 serial 1/3R2632-2(config)#ip route 192.168.12.0 255.255.255.0 serial 1/3R2632-2(config)#ip route 192.168.11.0 255.255.255.0 serial 1/3R2632-2(config)#exit对路由器3进行配置：R2632-3(config)#ip route 192.168.13.0 255.255.255.0 serial 1/3R2632-3(config)#ip route 192.168.12.0 255.255.255.0 serial 1/3R2632-3(config)#ip route 192.168.11.0 255.255.255.0 serial 1/3R2632-3(config)#ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 serial 1/3R2632-3(config)#exit测试：主机1：ping 192.168.13.1（通） ping 192.168.12.1（通）ping 192.168.12.2（通）ping 192.168.11.1（通）ping 192.168.13.2（通）主机2：ping 192.168.13.1（通） ping 192.168.12.1（通）ping 192.168.12.2（通）ping 192.168.11.1（通）ping 192.168.13.2（通）方法二：动态路由法分别对三台路由器进行如下配置：路由器1： A(config)#ip routingA(config)#router ripA(config-router)#network 192.168.13.0A(config-router)#network 192.168.12.0A(config-router)#end路由器2：R2632-2(config)#ip routingR2632-2(config)#router ripR2632-2(config-router)#network 192.168.12.0R2632-2(config-router)#network 192.168.11.0R2632-2(config-router)#end路由器3：R2632-3(config)#ip routingR2632-3(config)#router ripR2632-3(config-router)#network 192.168.11.0R2632-3(config-router)#end进行测试：主机1：ping 192.168.13.5（通） ping 192.168.12.4（通）ping 192.168.12.3（通）ping 192.168.11.2（通）ping 192.168.13.4（通）主机2：ping 192.168.13.5（通） ping 192.168.12.4（通）ping 192.168.12.3（通）ping 192.168.11.2（通）ping 192.168.13.4（通）2.6、与其他RACK小组进行互联：均用双绞线连接：网络拓扑及ip：配置路由器1：R11#configR11 (config)#interface serial 1/2R11 (config-if)#ip address 192.168.15.2 255.255.255.0R11 (config-if)#encapsulation hdlcR11 (config-if)#no shutdownR11 (config-if)#exitR11 (config)#ip routingR11 (config)#router ripR11 (config-router)#network 192.168.15.0R11 (config-router)#end配置路由器2：R2632-2#configR2632-2(config)#interface serial 1/2R2632-2(config-if)#ip address 192.168.14.1 255.255.255.0R2632-2(config-if)#no shutdownR2632-2(config-if)#encapsulation hdlcR2632-2(config-if)#no keepaliveR2632-2(config-if)#exitR2632-2(config)#ip routingR2632-2(config)#router ripR2632-2(config-router)#network 192.168.14.0R2632-2(config-router)#end配置路由器3：R2632-3#