北航研究生计算机网络实验_实验二 数据链路层实验

实验二 数据链路层实验

实验内容来自《计算机网络实验教程(第2版)》(钱德沛、张力军)相关部分　(另外实验一就是熟悉网络实验环境）

 

1. 在网络课程学习中，802.3和ETHERNETII规定了以太网MAC层的报文格式分为7字节的前导符、1字节的起始符、6字节的目的MAC地址、6字节的源MAC地址、2字节的类型、数据字段和4字节的数据校验字段。对于选中的报文，缺少哪些字段，为什么？

　　　　 

　　　　答：缺少前导符、起始符、数据校验字段。

　　　　　　因为到了抓包的时候，前导符和起始符已经被确认过，并且数据也被校检完毕，此时前导符、起始符、数据校验字段没有必要保留，因此将它们丢弃，只留下数字链路层所需要的字段：目的MAC地址、源MAC地址、类型以及数据字段。

 

　　2. 查看交换机的MAC地址表，结果为：

 　　　　

　　1）、解释MAC地址表中各字段的含义？

　　　　MAC ADDR: 连在交换机端口上的主机的MAC地址

　　　　VLAN ID : MAC地址所对应的VLAN编号

　　　　STATE：MAC地址的状态，包括“Config static”“Config dynamic”“Learned”“Blackhole”,Learned表示MAC地址已经被学习

　　　　PORT INDEX ： 端口号

　　　　AGING TIME（s）：该表项是否会被老化, “AGING”表示该表项会被老化。

　　2）、这个实验能够说明MAC地址表的学习是来源于数据帧的源MAC地址而非目的MAC地址吗？如果能，为什么？如果不能，试给出一个验证方法。

　　　　答：不能。

　　　　验证方法：

    　　　　 1、按照本实验配置连接组网。

     　　　　2、undo mac-address all

     　　　　3、在PCA上打开WireShark和S1的超级终端，ping PCB。

     　　　　4、display mac-address，显示PCA和PCB的MAC表项被learned。

     　　　    5、断开S1和PCB连接

　　　　　 6、重复一次步骤2、3、4，可以看到MAC地址表只有PCA的MAC表项；在Wire Shark中可以看到request报文为“No Response Found”。

　　　　　 证得：MAC地址表的学习是来源于数据帧的源MAC地址而非目的MAC地址

 

　　3. 广播风暴实验

　　　观察了广播风暴后，在两台交换机上都配置启用生成树协议。请问是否还能观察到广播风暴？为什么？

　　　　答：不能。

　　　　　　因为广播风暴的产生是由于网络中存在物理环路，生成树协议的作用就是在逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生。

 

 　  4. 配置了端口聚合后，请问是否还能观察到广播风暴？为什么？

　　　答：不能。

　　　　　　因为广播风暴的产生是由于网络中多个端口存在物理环路，端口聚合将交换机上的多个端口在物理上连接起来，在逻辑上捆绑在一起，形成一个拥有较大宽带的端口，可以实现负载分担，并提供冗余链路，相当于没有环路，于是也就产生不了广播风暴。

 

 　  5. 模拟链路故障，将连接两台交换机的一根网线拔掉或者将被聚合的某个端口shutdown，检查网络两端是否仍能联通，并解释为什么？体会其链路备份的作用。

　　　　答：不能。shutdown聚合端口或者拔掉网线都将导致链路断开，网络两端没有链路传输数据。链路备份的存在可以在链路故障时能够启用备份的链路以保持网络联通，可以提高网络的健壮性和稳定性。

 

　 6. 在VLAN实验中，实验中的计算机能否通讯，请将结果填入下表：

　　　　注1：端口及端口号的格式请在超级终端中按下Ctrl+G 或 执行 display current-configuration 命令查看本机端口及端口号，不同的机子可能有不同的端口名和端口号，不一定是Ethernet，也不一定是1/0/1这种格式

　　　　注2： 此处端口名为Ethernet，命令可简写为port E 1/0/20 to E 1/0/24

　　　　

 　　　　

　　　　 

		Ping 命令	能否ping通
同一VLAN中	PCA ping PCB	ping 192.168.2.11	能
	PCC ping PCD	ping 192.168.2.13	能
不同VLAN中	PCB ping PCC	ping 192.168.2.12	不能
	PCD ping PCA	ping 192.168.2.10	不能

 

 　  7. 交换机在没有配置VLAN时，冲突域和广播域各有哪些端口？配置了VLAN以后呢？

　　　　答：每个端口都是一个冲突域，与是否配置VLAN无关；广播域依VLAN的划分而分。

　　　　未配置VLAN时：

　　　　　　l 每个物理端口对应一个冲突域，4个冲突域分别含有端口Ethernet1/0/1, Ethernet1/0/2, Ethernet1/0/23, Ethernet1/0/24.

　　　　　　l 广播域为端口Ethernet1/0/1, Ethernet1/0/2, Ethernet1/0/23, Ethernet1/0/24.

　　　　配置VLAN后：

　　　　　　l 每个物理端口对应一个冲突域，不受VLAN影响。4个冲突域分别含有端口：Ethernet1/0/1, Ethernet1/0/2, Ethernet1/0/23, Ethernet1/0/24.

　　　　　　l VLAN 2广播域端口：Ethernet1/0/1, Ethernet1/0/2

　　　　　　l VLAN 3广播域端口：Ethernet1/0/23, Ethernet1/0/24

 

 　　8. 根据跨交换机 VLAN 的实验中的报文截获结果填写下表：

 　　　　

　　　　 

 　　　　

 　　　　

 　　　　

 　　　　

　　　　

　　　　 

　　　　 

　　　　 

　　　　PCA：

 　　　　

　　　　PCB：

　　　　 

　　　　PCC：

 　　　　

转发过程	源MAC地址	目的MAC地址	源IP地址	目的IP地址	VLAN ID
PCA－>S1	00:0c:29:08:65:bb	00:0c:29:80:35:cd	192.168.2.10	192.168.2.11	2
S1－>S2	00:0c:29:08:65:bb	00:0c:29:80:35:cd	192.168.2.10	192.168.2.11	2
S2－>PCC	00:0c:29:08:65:bb	00:0c:29:80:35:cd	192.168.2.10	192.168.2.11	2

 

 　　9. 查看交换机S1的MAC地址表，填写下表，并进一步体会交换机MAC地址表的学习和转发。

 　　　　

MAC地址	对应的主机	VLAN ID	State	端口号	AGING TIME
3891-d535-f05c	S1	1	Learned	Ethernet1/0/13	AGING
3891-d572-51c5	S1	1	Learned	Ethernet1/0/13	AGING
000a-f78e-1cdd	PCA	2	Learned	Ethernet1/0/1	AGING
000a-f78e-1dab	S1	2	Learned	Ethernet1/0/13	AGING
3891-d535-f05a	PCA	2	Learned	Ethernet1/0/1	AGING
3891-d572-51c6	S1	2	Learned	Ethernet1/0/13	AGING
000a-f78e-1cdc	PCB	3	Learned	Ethernet1/0/24	AGING
000a-f78e-1da8	S1	3	Learned	Ethernet1/0/13	AGING
000c-29af-8f35	PCB	3	Learned	Ethernet1/0/24	AGING
000c-29f8-b4fe	S1	3	Learned	Ethernet1/0/13	AGING
3891-d535-f05f	PCB	3	Learned	Ethernet1/0/24	AGING
3891-d572-51c7	S1	3	Learned	Ethernet1/0/13	AGING

 

　　修改两个交换机的E0/13端口的配置，使PCB和PCD能够ping通，结合各计算机截获报文综合分析，结果填入表-3。

　　　　 

　　　　 

　　　　 

　　　　此时PCB ping PCD无法ping通（但PCA能ping通PCC），因为VLAN3 untagged

　　　　修改如下：

　　　　 

　　　　 

　　　　修改后PCB 可以ping通PCD：

　　　　 

 　　　　

 　　　　

 　　　　

转发过程	源MAC地址	目的MAC地址	源IP地址	目的IP地址	VLAN ID
PCB－>S1	00:0c:29:af:8f:35	00:0c:29:f8:b4:fe	192:168:2:12	192:168:2:13	3
S1－>S2	00:0c:29:af:8f:35	00:0c:29:f8:b4:fe	192:168:2:12	192:168:2:13	3
S2－>PCD	00:0c:29:af:8f:35	00:0c:29:f8:b4:fe	192:168:2:12	192:168:2:13	3

 　　

　　10. 继续前面的实验，如图2-12，对两台交换机的E0/13端口进行设置；执行PCB ping PCD，观察能否ping 通，为什么？（选做）

　　　　答：不能。因为此时的VLAN 3 为untagged状态.

 

　　11. 根据R1上的debug显示信息，画出LCP协议在协商过程中的状态转移图（事件驱动、状态转移）。

 　　　　

　　　　R2 同理

　　　　 

　　　　 

　　　　 

 　　　　

　　　　路由器互相ping能ping通

　　　　 

　　　　shutdown

 　　　　

 　　　　

　　　　undo shutdown

 　　　　

 　　　　

　　　　LCP协议在协商过程中的状态转移图：

　　　　 

 

 

　　12. 根据debug显示信息，画出PPP协议PAP验证过程的状态转移图。

　　　　 

　　　　 

　　　　 

　　　　 

　　　　 

　　　　shutdown

 　　　　

　　　　undo shutdown

 　　　　

　　　　 

　　　　PPP协议PAP验证过程的状态转移图：

 　　　　

 

 

　　13. 设计型实验（选作）

　　一个公司需要组建局域网，公司主要有财务、人事、工程、研发、市场等部门，每个部门人数都不超过20人，另外公司还有一些公共服务器。请给出设计方案，并提供实验验证。要求满足：

　　　　1） 所有部门不能互相访问；

　　　　2） 每个部门都可以访问公共服务器。

　　　　答：设计方案：交换机S1连接各个部门，交换机S2连接各个公共服务器；配置图类似

 

　　　　其中PCA和PCB代表两个不同的部门，PCC和PCD代表两个不同的服务器。为不同的部门划分不同的VLAN，而服务器不配置VLAN。S1、S2相连的接口配置为hybrid类型，并且允许VLAN 1到n通过，且VLAN 1到n均为untagged，pvid默认为1。