网络技术基础与计算思维实验教程_2.2_单交换机实验

2.2.1 实验内容

网络结构如图 2.3 所示,用一台交换机连接 4 个终端为4个终端分别配置 IP 地址和子网掩码,启动终端A 与终端 B之间的 MAC 交换过程。并在交换过程中完成以下操作，是观察交换机转发表变化过程，二是检查 ICMP 报文至 MAC的封装过程

2.2.2 实验目的

实验的目的:

一是验证交换机的连通性,证明连接在交换机上的任何两个分配了相同网络号、不同主机号的 IP 地址的终端之间能够实现 IP 分组传输过程;

二是验证转发表建立过程;

三是验证交换机 MAC 转发过程;四是验证ICMP 报文逐层封装过程?

2.2.3 实验原理

在Packet Tracer 逻辑工作区中按照如图2.3所示网络结构放置和连接设备,按照如图2.3所示的网络信息为各个终端配置IP 地址和子网掩码。完成各个终端之间IP 分组交换过程。完成上述操作后,清空交换机的转发表,进入 Packet Tracer 的模拟操作模式启动终端A至终端BMAC传输过程由于转发表中不存在终端A 对应的转发项,交换机在转发表中创建以终端A的 MAC 地址为 MAC 地址交换机连接终端 A的端为转发端口的转发项。由于转发表中不存在终端 B 对应的转发项,交换机广播该 MAC启动终端B至终端A MAC 传输过程,由于转发表中不存在终端B对应的转发项,交换机在转发表中创建以终端 B的MAC 地址为 MAC 地址交换机连接终端B的端口为转发端口的转发项。由于转发表中存在终端 A 对应的转发项,交换机通过转发项指定的转发端口输出该MAC帧。

2.2.4 关键命令说明

1.清除MAC 表
Switch#clear mac-address-table
clear mac-address-table 是在特权模式下使用的命令,该命令的作用是清除交换机转发表(也称MAC表)中的动态转发项。
2停止运行CDP
Switch(config)#no cdp run
no cdp run 是全局模式下使用的命令,该命令的作用是停止运行 CDP?

2.2.5 实验步骤

(1)启动 Packet Tracer,在逻辑工作区根据图2.4 所示的网络结构放置和连接设备分别将 PCO~PC3用直通线(Copper Straight-Through)连接到交换机 Switch0FastEthernet0/1~FastEthernet0/4 端口。用直通线连接 PCO和交换机 Switcho的FastEthernet0/1端口的步骤如下:

在设备类型选择框中单击连接线(Connections),在设备选择框中单击直通线(Copper Straight-Through),出现水晶头形状的光标。将光标移到 PCO,单击,出现如图2.5所示的 PCO接口列表单选 FastEthernet0 接口。将光标移到交换机 Switcho,单击，出现如图2.6所示的交换机 Switch0 未连接的端口列表,单选 FastEthernet0/1端口,完成用直通线连接PCO和交换机 Switcho的FastEthernet0/1端口的过程。?

(2)按照如图 2.3 所示网络信息完成各个终端的 IP 地址和子网掩码配置过程。为PCO 配置IP 地址和子网掩码 192.1.1.1/255.25255.0的过程如下,在 PCO 图形接口?(Config)下单击快速以太网接口<FastEthernet0>,出现如图2.7所示的接口配置界面在IPConfiguration栏中单选 Static>,然后在IP地址输入框<IP Address>中输入IP地址192.1.1.1,在子网掩码输入框<Subnet Mask>中输入子网掩码 255.255.2550完成 PCO的IP 地址和子网掩码配置过程后,记录下 PCO的 MAC 地址 000143468A91。以同样的方式为 PC1配置IP 地址和子网掩码 192.1.12/25255.255.0,记录下PC1的MAC地址00902B45.3727。按照如图2.3所示网络信息完成其他两个终端的IP地址和子网掩码配置过程。
(3)单击公共工具栏中查看工具,出现放大镜形状光标,移动光标到交换机 Switcho,单击Switcho,出现如图28所示的交换机控制信息表列表单洗 MAC表(MAC Table)弹出交换机MAC表,初始 MAC表(转发表)内容为空如图24所示。通过单击公共工具栏中选择工具退出查看过程。

?(4)单击公共工具栏中简单报文工具,在逻辑工作区出现信封形状光标,移动光标到PCO,单击,再移动光标到 PC1,单击,完成 PCO和PC1之间的一次 Ping 操作。也可以通过以下过程完成PCO和PC1之间的一次 Ping 操作。单击PCO 进 PCO配置界面,选择桌面(Desktop),单击桌面下的命令提示符(Command Prompt)图标进入 PCO命令提符,在PCO命令提示符下输入命令 Ping 192.1.1.2完成PCO和PC1之间的一次 Ping 操作,如图 2.9 所示。这两种操作过程的效果是等同的,但使用简单报文工具的操作过程比较方便、快捷。依次完成 PCO 和其他所有终端之间的 Ping 操作。
(5)进入交换机命令行接口(CLI),在全局模式下输命令 no cdp run,使交换机停止运行CDP。在特权模式下输入命令 clear mac-address-table,清空交换机转发表。通过在全局模式下输入命令exit 进入特权模式,通过在特权模式下输入命令configureterminal进入全局模式。命令行接口输入上述命令序列的过程如图 2.10所示。

?(6)在模式选择栏选择模拟操作模式,进入如图 2.11 所示的模拟操作模式,默认情况下,所有协议都是选中的,单击 Show All/None 开关,使得不选中所有协议。单击<Edit Filters>按钮,弹出报文类型过滤框,选中ICMP 报文类型,如图212所示。
(7)通过公共工具栏中简单报文工具启动 PCO至PC1的ICMP 报文传输过程单击<Capture/Forward>按钮,单步推进 PCO至PC1 ICMP 报文传输过程。由于交换机转发表为空,交换机创建 PCO 的 MAC地址为MAC地址交换机连接 PCO 的端口为转发端口的转发项,如图 2.13 所示。默认情况下,交换机所有端口属于 VLAN1。由于转发表中不存在与 PC1 的 MAC 地址匹配的转发项交换机通过除接收该 MAC的端口以外的所有其他端口广播该 MAC ,该 MAC 到达除 PCO 以外的所有其他终端,除了 PC1,其他终端丢弃该 MAC 。交换机广播该 MAC的过程如图 2.13所示。

?(8)当PC1向 PCO 传输MAC 时,由于转发表中没有 PC1 对应的转发项,创建以PC1的 MAC 地址为 MAC 地址、交换机连接 PC1的端口为转发端口的转发项,转发表内容如图 2.14 所示。由于转发表中存在与 PCO的 MAC 地址匹配的转发项,该 MAC 只从交换机连接 PCO的端口转发出去。

(9)单击事件列表中Switch0 传输给 PCO的ICMP报文弹出ICMP 报文格式，选择<Inbound PDU Details>选项,出现如图2.15所示的 PC1传输给PCO的ICMP 报文格式。图2.15 中的下面是ICMP 报文,中间是 IP 分组,上面是 MAC 。ICMP 报文封装成以PC1的IP 地址192.1.1.2为源IP地址、PCO的IP 地址 1921.11为目的IP地址的IP 分组,IP 分组中的协议字段值为 1(PRO:0x1),表明IP 分组净荷是ICMP 报文。该IP分组封装成以 PC1的MAC 地址0090.2B45.3727 为源MAC 地址PCO的MAC地址 0001.4346.8A91 为目的 MAC 地址的 MACMAC 中的类型字段值为十六进制0800(TYPE:0x800),表示MAC 净荷是IP分组。

?示范

以上是书上的示范, 接下来是我的示范

添加交换机

添加终端

添加直通线

连接

为终端配置IP地址和子网掩码

1. 进入接口配置界面：

   • 在配置模式下（Config），选择快速以太网接口（FastEthernet0）。
   • 在接口配置界面中，选择IP Configuration栏，并选择Static（静态）选项。
   • 

2. 配置PC0的IP地址和子网掩码：

   • 在IP地址输入框中输入192.1.1.1作为PC0的IP地址。
   • 在子网掩码输入框中输入255.255.255.0作为PC0的子网掩码。
   • 配置完成后，记录下PC0的MAC地址，通常在网络配置界面可以找到这个信息。
   • 

1. 配置PC1的IP地址和子网掩码：

   • 使用同样的步骤为PC1配置IP地址和子网掩码。
   • 输入192.11.1.2作为PC1的IP地址。
   • 输入255.255.255.0作为PC1的子网掩码。
   • 记录PC1的MAC地址，一般也可以在网络配置界面找到，通常是类似于00902B453727的格式。

2. 配置其他终端的IP地址和子网掩码：

   • 按照网络信息中提供的其他IP地址和子网掩码信息，同样的方式配置其他终端的IP地址和子网掩码。

(3)单击公共工具栏中查看工具,出现放大镜形状光标,移动光标到交换机 Switch0.单击 Switcho, 出现交换机控制信息表列表, 单选 MAC 表(MAC Table).单出交换机MAC表,初始 MAC表(转发表)内容为空如图24 所示。通过单击公共工栏中选择工具退出查看过程。

(4)单击公共工具栏中简单报文工具,在逻辑工作区出现信封形状光标,移动光标到PCO,单击,再移动光标到PC1,单击,完成 PCO和 PC之间的一次 Ping 操作。

也可以通过以下过程完成 PCO和PC 之间的一 Ping 操作。单击 PCO 进 PCO 配置界面，选择桌面(Desktop),单击桌面下的命令提示符(Command Prompt)图标，进入 PCO命令提示符,在PCO命令提示符下输入命令 Ping 192.1.1.2,完成PCO和PC1之间的一次 Ping操作,如图 2.9 所示。这两种操作过程的效果是等同的,但使用简单报文工具的操作过程比较方便、快捷。依次完成 PCO 和其他所有终端之间的 Ping 操作。

?

Ping 192.1.1.2
Ping 192.1.1.3
Ping 192.1.1.4

?(5)进入交换机命令行接口(CLI),在全局模式下输命令 no cdp run,使交换机停止运行CDP。在特权模式下输入命令 clear mac-address-table,清空交换机转发表。通过在全局模式下输入命令exit 进入特权模式,通过在特权模式下输入命令configure terminal进入全局模式。命令行接口输入上述命令序列的过程如图210所示。

输入enable或者en进入特权模式

在特权模式下输入命令configure terminal进入全局模式

在全局模式下输命令 no cdp run,使交换机停止运行CDP

no cdp run

在全局模式下输入命令exit 进入特权模式

在特权模式下输入命令 clear mac-address-table,清空交换机转发表。

clear mac-address-table

(6)在模式选择栏选择模拟操作模式,进入如图 2.11 所示的模拟操作模式,默认情况下,所有协议都是选中的,单击 Show All/None 开关,使得不选中所有协议。单击<Edit Filters>按钮,弹出报文类型过滤框,选中ICMP 报文类型,如图2.12所示。

(7)通过公共工具栏中简单报文工具启动 PCO 至PC1的ICMP 报文传输过程单击<Capture/Forward>按钮,单步推进 PCO至PC1 ICMP 报文传输过程。由于交换机转发表为空，交换机创建以 PCO 的 MAC地址为 MAC地址交换机连接 PCO的端口为转发端口的转发项,如图 2.13 所示。默认情况下,交换机所有端口属于 VLAN1。由于转发表中不存在与 PC1的 MAC 地址匹配的转发项,交换机通过除接收该 MAC 的端口以外的所有其他端口广播该 MAC 该 MAC 到达除 PCO 以外的所有其他终端,除了 PC1,其他终端丢弃该 MAC 。交换机广播该 MAC顿的过程如图 2.13所示

单步推进PC0到PC1的ICMP报文传输过程：

• 在这个过程中，交换机的转发表是空的。
• 交换机会根据收到的帧学习MAC地址和端口的对应关系，因此交换机会创建一个新的转发项，以PC0的MAC地址为目标地址，并指向连接PC0的端口。

交换机的广播过程：

• 由于转发表中不存在PC1的MAC地址的匹配项，交换机会广播PC1的MAC地址。
• 这个广播会发送到除了接收该MAC的端口外的所有其他端口上，但由于其他终端除了PC0以外都不是目标PC1，它们会丢弃这个广播帧，只有PC1会接收到这个帧。

转发表内容

(8)当PC1向 PCO 传输 MAC 时,由于转发表中没有 PC1对应的转发项,创建以PC1的MAC地址为MAC 地址、交换机连接 PC1的端口为转发端口的转发项,转发表内容如图 2.14 所示。由于转发表中存在与 PCO的 MAC 地址匹配的转发项,该 MAC 只从交换机连接 PCO的端口转发出去。

1. PC1向PC0传输MAC地址：

   • 当PC1想要与PC0进行通信时，它会发送一个帧，其中包含了PC0的MAC地址。

2. 交换机转发表的更新：

   • 因为在交换机的转发表中没有PC1对应的转发项，交换机会学习到PC1的MAC地址，并创建一个新的转发项。
   • 这个新的转发项会以PC1的MAC地址为目标，指向连接PC1的端口。

3. 转发数据帧：

   • 在这个过程中，由于转发表中已经存在PC0的MAC地址对应的转发项，交换机知道了PC0的位置信息。
   • 因此，当交换机接收到从PC1发来的数据帧时，它只会从连接到PC0的端口进行转发，而不是广播到所有端口。

(9)单击事件列表中Switch0 传输给 PCO的ICMP 报文,弹出ICMP 报文格式,选择<Inbound PDU Details>选项,出现如图2.15 所示的PC1传输给 PCO的ICMP 报文格式。图2.15 中的下面是ICMP 报文,中间是IP 分组,上面是 MAC 。ICMP 报文封装成以PC1的IP 地址192.1.1.2 为源IP地址、PCO的IP 地址192.11.1为目的IP 地址的IP分组,IP 分组中的协议字段值为 1(PRO:Ox),表明IP 分组净荷是ICMP 报文该IP分组封装成以 PC1的MAC 地址 0090.2B45.3727 为源MAC 地址PCO的MAC地址 0001.4346.8A91 为目的 MAC 地址的 MAC ,MAC 中的类型字段值为十六进制0800(TYPE:0x800),表示MAC净荷是IP分组。

1. 事件列表中选择ICMP报文：

   • 首先，在事件列表中找到了交换机（Switch0）传输给PC0的ICMP报文。

2. 弹出ICMP报文格式：

   • 选择了这个ICMP报文后，弹出了该报文的格式信息。

3. 分析ICMP报文的封装：

   • 报文包含了不同层次的信息：在底部是ICMP报文的具体内容，在中间是IP分组的信息，在顶部是MAC帧的信息。
   • IP分组封装了ICMP报文，IP分组中包含了源IP地址和目的IP地址，以及协议字段指示了这是一个ICMP报文。
   • MAC帧封装了IP分组，MAC帧中包含了源MAC地址和目的MAC地址，类型字段表明了这是一个IP分组。

2.2.6 命令行接口配置过程

1.Switch0命令行接口配置过程
用于完成清除交换机转发表、停止运行 CDP 功能的命令行接口配置过程如下

Switch>enable
Switch#clearmac-address-table
Switch#confiqure terminal
Switch(config)#no cdp run

2.命令列表
交换机命令行接口配置过程中使用的命令及功能和参数说明如表 2.1所示。

写在后面:

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