交換機(jī)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告材料

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1、word交換機(jī)實(shí)驗(yàn)II實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 理解掌握環(huán)路對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成的影響，掌握環(huán)路的自檢測的配置；2. 理解路由的原理，掌握三層交換設(shè)備路由的配置方法3. 掌握DHCP的原理以及其配置方法實(shí)驗(yàn)步驟配置交換機(jī)的IP地址，及基本的線路連接等；實(shí)驗(yàn)1：用獨(dú)立網(wǎng)線連接同一臺(tái)交換機(jī)的任意兩個(gè)端口時(shí)期形成自環(huán). 對(duì)交換機(jī)的兩個(gè)端口進(jìn)行配置，開啟所有端口的環(huán)路檢測功能、設(shè)置檢測周期等屬性實(shí)驗(yàn)2：按圖1方式對(duì)三層交換機(jī)的VLAN、端口進(jìn)行配置. 在交換機(jī)中分別對(duì)VLAN的IP地址進(jìn)行配置. 啟動(dòng)三層交換機(jī)的IP路由. 設(shè)置PC-A、PC-B的IP地址，分別將它們的網(wǎng)關(guān)設(shè)置為所屬三層交換機(jī)VLAN的IP地址. 通過Pi

2、ng驗(yàn)證主機(jī)A、B之間的互通狀況實(shí)驗(yàn)3： 三層交換機(jī)作為DHCP服務(wù)器，兩臺(tái)PC-A和PC-B，分別從交換機(jī)上獲取IP地址。PC-C手動(dòng)配置IP地址。按圖2方式建立主機(jī)A、B、C與三層交換機(jī)間的連接，配置交換機(jī)的IP地址. 配置三層交換機(jī)的DHCP地址池屬性. 啟動(dòng)DHCP服務(wù). （1）查看主機(jī)A、B能否正確的獲取到給定圍IP地址，通過Ping查看網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)之間的互通情況；（2）拔掉主機(jī)B的網(wǎng)線，將主機(jī)C的IP地址設(shè)置為主機(jī)B所獲取的到的IP地址，然后再插上B機(jī)網(wǎng)線，查看其是否能獲取到不同的IP地址；（3）分別重啟主機(jī)A、B及交換機(jī)，查看A、B獲取到的IP地址是否和前一次相同。圖1. 三層路

3、由連接圖圖2.DHCP連接圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果 實(shí)驗(yàn)1：環(huán)路測試交換機(jī)出現(xiàn)環(huán)路的自檢測結(jié)果：實(shí)驗(yàn)2：路由配置： 主機(jī)A連接交換機(jī)端口2，劃分為vlan10，端口IP地址為192.168.1.1。主機(jī)IP地址192.168.1.23； 主機(jī)B連接交換機(jī)端口10，劃分為vlan20，端口IP地址為192.168.2.1。主機(jī)IP地址192.168.2.27；在未設(shè)置IP routing之前主機(jī)A、B分屬于不同網(wǎng)段，因此它們不能互通，設(shè)置后通過路由則可相互聯(lián)通： 實(shí)驗(yàn)三：DHCP配置和驗(yàn)證：主機(jī)A、B、C分別連接到交換機(jī)的端口2，端口18和端口10上。其中主機(jī)A、B的IP地址自動(dòng)獲取，主機(jī)C的IP地址則手動(dòng)配

4、置。 主機(jī)A通過DHCP獲取的IP地址（192.168.1.211） 主機(jī)B通過DHCO獲取到的IP地址（192.168.1.210）測試主機(jī)A與主機(jī)C的互通性（可連通）測試主機(jī)B與主機(jī)A、C之間的互通性（可連通）當(dāng)主機(jī)C配置為主機(jī)B獲取到的IP地址是會(huì)產(chǎn)生IP地址沖突的錯(cuò)誤提示：配置的主機(jī)C的IP地址與主機(jī)B的IP地址相沖突主機(jī)B網(wǎng)線重新連接后獲取到的新的IP地址交換機(jī)重新啟動(dòng)后A、B主機(jī)自動(dòng)獲取到的IP地址信息：主機(jī)A自動(dòng)獲取的IP地址主機(jī)B自動(dòng)獲取的IP地址DHCP可分配IP地址池IP數(shù)目小于申請(qǐng)的主機(jī)數(shù)目時(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證情況：（可分配的IP地址為192.168.1.210 192.168.1

5、.212），此時(shí)連接主機(jī)A、B、C、D。主機(jī)D自動(dòng)獲取IP地址的結(jié)果實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析環(huán)路問題：分為第二層環(huán)路和第三層環(huán)路，所有環(huán)路的形是由于目的路徑不明確導(dǎo)致混亂而造成的。例如第二層，一個(gè)廣播信息經(jīng)過兩個(gè)交換機(jī)的時(shí)候會(huì)不斷惡性循環(huán)的產(chǎn)生廣播造成環(huán)路，而第三層環(huán)路則是原路由意外不能工作，造成路由通告錯(cuò)誤，形成一個(gè)惡性循環(huán)。傳統(tǒng)的二層預(yù)防技術(shù)主要有STP(Spanning tree)來預(yù)防，STP在不斷的修改和更新中，產(chǎn)生了諸如STP/RSTP/MSTP等多個(gè)版本，大家可根據(jù)各自的組網(wǎng)規(guī)劃來選擇應(yīng)用，但是STP的配置復(fù)雜度，以及協(xié)議本身的開銷通常都是網(wǎng)絡(luò)管理人員比較頭痛的事情。解決因環(huán)路（自環(huán)或外環(huán)

6、）對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成的影響，能夠提高網(wǎng)絡(luò)的自檢錯(cuò)性、容錯(cuò)性和健壯性。環(huán)路檢測的過稱為：對(duì)交換機(jī)的每個(gè)端口周期性的發(fā)送回路檢測（Loopback-detection）數(shù)據(jù)包；交換機(jī)查看端口收到包的CPUMAC字段，如果其中存的是本交換機(jī)的MAC，則本交換機(jī)的某些端口形成環(huán)路，否則將其丟棄，出現(xiàn)環(huán)路后，交換機(jī)會(huì)關(guān)閉端口號(hào)較大的端口以消除環(huán)路。圖1中反映了在交換機(jī)開啟所有端口的環(huán)路檢測功能后每隔30秒檢測到的信息以及對(duì)端口的關(guān)閉等操作信息。三層路由意義和工作過程：實(shí)現(xiàn)不同VLAN間主機(jī)的通信，通過配置VLAN能夠有效地控制廣播域的大小。在同一VLAN的主機(jī)間的通信不需要經(jīng)過交換機(jī)的路由處理可直接到達(dá)目的主機(jī)

7、，當(dāng)不同VLAN間通訊時(shí)，數(shù)據(jù)包先轉(zhuǎn)發(fā)至路由器，由路由器查詢其路由轉(zhuǎn)發(fā)表選擇正確的端口間數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目的VLAN的交換機(jī)，再由目的VLAN交換機(jī)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至目的主機(jī)。其中扮演主要角色的即為交換機(jī)的路由功能，如果沒有設(shè)置相關(guān)屬性則不同VLAN間不能通訊。因此在圖3的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，通過路由器的轉(zhuǎn)發(fā)功能實(shí)現(xiàn)了分別位于VLAN10和VLAN20中主機(jī)A、B之間的通信，在未配置IP Routing之前VLAN10和VLAN20分屬不同網(wǎng)段（A、B也屬于不同網(wǎng)段），因此不能實(shí)現(xiàn)通信，配置之后路由器（三層交換設(shè)備）可通過部路由轉(zhuǎn)發(fā)表實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和通信。DHCP工作過程與實(shí)驗(yàn)分析：即動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（Dyn

8、amic Host Configuration Protocol），是一個(gè)局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使用UDP協(xié)議工作，主要有兩個(gè)用途：給部網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商自動(dòng)分配IP地址，是使部網(wǎng)絡(luò)管理員能夠集中管理（從中心結(jié)點(diǎn)監(jiān)控）和自動(dòng)分配IP網(wǎng)絡(luò)地址的通信協(xié)議。當(dāng)某臺(tái)計(jì)算機(jī)移到網(wǎng)絡(luò)中的其它位置時(shí)，能自動(dòng)收到新的IP地址。DHCP 服務(wù)器從地址池中為客戶端選擇并分配IP 地址及其他相關(guān)參數(shù)當(dāng)作為DHCP服務(wù)器的設(shè)備收到客戶端發(fā)來的DHCP 請(qǐng)求時(shí)，將從地址池中挑選一個(gè)空閑的IP 地址。 DHCP工作過程：當(dāng) DHCP客戶端第一次登錄網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，也就是客戶發(fā)現(xiàn)本機(jī)上沒有任何 IP 數(shù)據(jù)設(shè)定，它會(huì)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出一個(gè)

9、 DHCP DISCOVER封包(廣播包)。因?yàn)榭蛻舳诉€不知道自己屬于哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，所以封包的來源地址會(huì)為 0.0.0.0 ，而目的地址則為 255.255.255.255 ，然后再附上 DHCP discover 的信息，向網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行廣播。如果都沒有得到DHCP服務(wù)器的響應(yīng)，客戶端則會(huì)顯示錯(cuò)誤信息，宣告 DHCP discover 的失敗。之后，基于使用者的選擇，系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)在 5 分鐘之后再重復(fù)一次 DHCP discover 的過程。當(dāng) DHCP服務(wù)器監(jiān)聽到客戶端發(fā)出的 DHCP discover 廣播后，它會(huì)從那些還沒有租出的地址圍，選擇最前面的空置 IP ，連同其它 TCP/IP 設(shè)定，響

10、應(yīng)給客戶端一個(gè) DHCP OFFER封包。由于客戶端在開始的時(shí)候還沒有 IP 地址，所以在其 DHCP discover封包會(huì)帶有其 MAC 地址信息，并且有一個(gè) XID 編號(hào)來辨別該封包，DHCP服務(wù)器響應(yīng)的 DHCP offer 封包則會(huì)根據(jù)這些資料傳遞給要求租約的客戶。根據(jù)服務(wù)器端的設(shè)定，DHCP offer封包會(huì)包含一個(gè)租約期限的信息。如果客戶端收到網(wǎng)絡(luò)上多臺(tái) DHCP 服務(wù)器的響應(yīng)，只會(huì)挑選其中一個(gè) DHCP offer 而已（通常是最先抵達(dá)的那個(gè)），并且會(huì)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個(gè)DHCP request廣播封包，告訴所有 DHCP 服務(wù)器它將指定接受哪一臺(tái)服務(wù)器提供的 IP 地址。同時(shí)，客戶

11、端還會(huì)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個(gè) ARP封包，查詢網(wǎng)絡(luò)上面有沒有其它機(jī)器使用該 IP 地址；如果發(fā)現(xiàn)該 IP 已經(jīng)被占用，客戶端則會(huì)送出一個(gè) DHCPDECLINE 封包給 DHCP服務(wù)器，拒絕接受其 DHCP offer ，并重新發(fā)送 DHCP discover 信息。事實(shí)上，并不是所有 DHCP客戶端都會(huì)無條件接受 DHCP服務(wù)器的 offer ，尤其這些主機(jī)安裝有其它 TCP/IP 相關(guān)的客戶軟件?？蛻舳艘部梢杂?DHCP request 向服務(wù)器提出 DHCP 選擇，而這些選擇會(huì)以不同的填寫在 DHCP Option Field 里面。當(dāng) DHCP服務(wù)器接收到客戶端的 DHCP request 之

12、后，會(huì)向客戶端發(fā)出一個(gè)DHCPACK 響應(yīng)，以確認(rèn) IP 租約的正式生效，標(biāo)志著一次DHCP的工作過程完成。圖46反映了主機(jī)A、B通過自動(dòng)獲取IP地址方式由三層交換機(jī)動(dòng)態(tài)分配IP后，各自得到的IP地址，由于A、B、C連接與同一臺(tái)交換設(shè)備上，由沒有VLAN劃分等因素，所以它們之間不論是自動(dòng)獲取IP地址還是手動(dòng)配置IP地址（不沖突的前提下）都能相互連通。當(dāng)為主機(jī)C配置成已得到自動(dòng)分配IP地址的主機(jī)B的IP地址時(shí)，自然會(huì)出現(xiàn)IP地址沖突的出錯(cuò)信息提示。當(dāng)B網(wǎng)線重新時(shí)，相當(dāng)于重新加入的客戶端，交換機(jī)會(huì)從地址池中順序選擇下一個(gè)未分配的IP地址給新的請(qǐng)求用戶。因此主機(jī)B會(huì)獲得新新的IP地址，并且其值是主機(jī)C的IP地址的下一個(gè)鄰接IP地址（在未超出可分配的IP地址圍條件下）。圖7 10中反映了上述描述的結(jié)果。圖11中顯示了一種造成IP地址動(dòng)態(tài)分配失敗的情形：可分配的IP地址數(shù)僅有3個(gè)，而由4臺(tái)主機(jī)請(qǐng)求分配IP地址，當(dāng)可分配地址全部分配給主機(jī)A、B、C后，主機(jī)D的請(qǐng)求不能得到滿足，因此未得到給定圍的合理IP地址。8 / 8