Title:《Cisco Packet Tracer实验及实训》
Author:Hugu
StartedDate:Oct. 10th. 2019
FinishedDate:Oct. 24th. 2019
Erratum:Erratum
Ciscp Packet Tracer是一个非常理想的虚拟网络软件实验平台,可以完成各种规模校园网和企业网的设计、配置和调试过程,可以基于具体网络环境,分析各种网络协议运行过程中网络设备之间交换的报文类型、报文格式及报文处理流程,可以直接了解IP分组端到端传输过程中交换机、路由器等网络设备对IP分组的作用过程。除了不能实际物理接触外,Cisco Packet Tracer提供了和实际实验环境几乎一样的仿真环境。
用户界面及功能说明如图1-1所示。
菜单栏:显示或配置软件参数、 保存或打开工程文件等
主工具栏:给出PT常用命令,这些命令通常包含在各个菜单中
公共工具栏:给出对工作区中构件进行操作的工具
工作区:软件进行网络模拟时主要使用的区域
物理和逻辑工作区栏:可以通过工作区选择按钮选择物理工作区和逻辑工作区
模式选择栏:(实时操作模式和模拟操作模式)
设备类型选择框:用于选择网络设备的类型
设备选择框:用于选择指定类型的网络设备型号,可以通过设备选择框选择Cisco各种型号的路由器
其他命令按钮:
实时操作模式
实时操作模式为仿真网络实际运行过程,用户可以检查网络设备,转发表、路由表等控制信息,通过发送分组检测端到端连通性。实时操作模式下,完成网络配置过程后,网络设备自动完成相关协议执行过程。
模拟操作模式
模拟操作模式是仿真网络软件提供的学习工具,用户可以了解网络中报文或分组的传输过程,同时可以查看以PDU形式传输的报文内容和格式。模拟操作模式下,完成网络配置过程后,可能需要用户完成多个推进步骤后,才能看到协议执行结果。
(通常情况下,实验操作以实时操作模式为主,在理解报文传输过程、解析报文格式、排除链路故障时才会使用模拟操作模式)
用户模式(User Mode)
用户模式是权限最低的命令行模式,用户只能通过命令查看网络设备的一些状态,没有配置网络设备的权限,也不能修改网络设备状态和控制信息。用户登录网络设备之后,立即进入用户模式。
特权模式(Privileged Mode)
特权模式下不仅可以执行部分查询命令,还可以对网络设备中的文件进行操作。(从用户模式进入特权模式需要使用enable命令)
全局模式(Global Mode)
全局模式下,用户可以完成对整个网络设备有效的配置。(从特权模式进入全局模式需要输入configure terminal)
帮助工具
取消命令
使用"no"关键字可取消已经完成的配置
eg:(取消设置的端口)
Router(config)# int f0/0
Router(config-if)# no ip add 192.168.1.1 255.255.255.0
交换机和路由器出厂时,只有默认配置,如果需要对交换机和路由器进行配置,最直接的配置方式是采用控制台端口配置方式,用串行口连接线互连PC的RS-232串行口和网络设备的Console端口,启动PC的超级终端程序,完成超级终端程序参数配置,按Enter键进入网络设备的命令行接口配置界面。
实现过程:
Telnet配置是一种不受地理位置限制的配置方式,经常使用该方式进行网络的后期维护工作,但使用Telnet配置方式的前提条件是网络中的设备已经完成基本的配置(IP地址、子网掩码、网关、路由协议)。
实现过程:
Cisco交换机默认状态下,启动Cisco发现协议(Cisco Discovery Protocol,CDP),CDP能够检测到与交换机直接连接的设备,因此,即使终端不发送MAC帧,交换机也能检测到各个端口连接的终端,并在转发表中创建相应的转发项。为防止CDP干扰交换机实验,应该在交换机中停止运行CDP。
eg:
Switch(config)# no cdp run
PT无法通过给出源和目的终端的MAC地址直接构建MAC帧,并启动MAC帧源终端至目的终端的传输过程,需要通过给出源和目的终端的IP地址构建IP分组,然后启动IP分组源终端至目的终端的传输过程。通过ARP协议解析报文,并在交换机的转发表中创建源和目的终端MAC地址对应的转发项。一旦终端完成某个IP地址的地址解析过程,该IP地址与对应的MAC地址之间的绑定项将在ARP缓冲区中保持一段时间,在该段时间内,终端无须再对该IP地址进行地址解析过程。
网络结构如图2-1所示,查看交换机连接集线器端口和连接终端端口的通信方式。在假定加环己初始MAC表为空的前提下,依次进行①~⑤MAC帧传输过程,并观察每一次MAC帧传输过程中,该MAC帧所达到的终端。
① 终端A → \rightarrow → 终端B
② 终端B → \rightarrow → 终端A
③ 终端D → \rightarrow → 终端E
④ 终端E → \rightarrow → 终端D
⑤ 终端G → \rightarrow → 终端A
当交换机端口连接一个冲突域时(eg:交换机与Hub相连),该交换机端口采用半双工通信方式。当交换机端口只连接一个终端时,该交换机端口采用全双工通信方式,交换机端口与终端之间不再构成冲突域。
① 终端A → \rightarrow → 终端B,如图2-2所示。
② 终端B → \rightarrow → 终端A,如图2-3所示。
③ 终端D → \rightarrow → 终端E,如图2-4所示。
④ 终端E → \rightarrow → 终端D,如图2-5所示。
⑤ 终端G → \rightarrow → 终端A,如图2-6所示。
(上图为终端A的IP配置,其他终端IP配置与其类似)
使用工具栏中的查看工具单击指定网络设备后选择菜单中的ARP Table选项,即可展示此设备的ARP缓冲区中的数据,如图2-9所示。
使用同样的操作方式可查看交换机或路由器的MAC Table,如图2-10所示。
为了消除实验过程中可能存在的干扰,通常使用no cdp run命令使交换机停止运行CDP,并且还需要使用clear mac-address-table命令清空交换机转发表,操作命令如图2-11所示:
交换机与Hub相连的端口设置成半双工(如图2-12所示。),交换机与终端相连的端口设置成全双工,设置操作(如图2-13所示)
进入模拟操作模式,单击Edit Filter按钮,在弹出的报文类型过滤框中选择ICMP报文类型,如图2-14所示。
终端Aping终端B
终端Bping终端A
终端G向Hub1发送ICMP报文,Hub1广播该报文;Switch接收到报文后,先创建一条至MACG的表项,再将该报文从f0/23端口转发给Hub0;Hub0接收到报文后广播给域内所有终端;终端A接收到报文后发送应答报文,其余终端作丢弃操作;报文按源路线回到终端G。
测试完成之后Switch的转发表如图2-28所示
构建如图3-1所示的交换式以太网结构,在三个交换机的初始转发表为空的情况下,分别完成终端A与终端B、终端C和终端D之间的MAC帧传输过程,查看三个交换机的MAC表。清空交换机S1的MAC表,查看终端A与终端B之间的MAC帧传输过程。将终端A转接到交换机S3,查看终端B至终端A,终端C至终端A的MAC帧传输过程。
当三个交换机初始状态为空的情况下,终端A到终端B的MAC帧传输过程中,经过三个交换机的广播。所以三个交换机都存在MAC地址为MACA的转发项,而S1中还存在MAC地址为MACB的转发项,具体执行过程如图3-2所示。
据此类推,再经过终端A到终端C、终端D的传递过程后,S1中存在到MACA、MACB、MACC、MACD的转发项;S2中存在到MACA、MACC、MACD的转发项;S3中存在到MACA、MACC、MACD的转发项。
当清除交换机S1中的转发表后,终端B至终端A的MAC帧传输过程中,S1缺失到MACA的转发表项,因此S1广播接收到的MAC帧,此过程使S2和S3中也获得至MACB的转发表项,具体操作过程如图3-3所示。
在三个交换机的转发表中均存在终端A对应的转发项的前提下,断开终端A与交换机S1之间的连接,并重新将终端A连接到交换机S3中,并启动终端B至终端A的MAC帧传输过程。(如图3-4所示)
解决上述问题的方法有两个:
终端A的基本配置,如图3-6所示。
其他终端也依据终端A进行类似配置
在三个交换机中执行关闭CDP命令和清空MAC表命令,如图3-7所示。
终端A发送MAC帧到S1,如图3-8所示
S1创建表项并广播MAC帧,如图3-9所示
S2创建表型并广播MAC帧,当S3接收到MAC帧后,创建表项并广播MAC帧,如图3-10所示
操作完成之后交换机中的MAC表分别为,如图3-11、图3-12、图3-13所示
终端B向终端A发送MAC帧
S1接收到终端B发送的MAC帧后,先创建至MACB的表项再广播该MAC帧;S2和S3接收到MAC帧后,先创建至MACB的表项再广播该MAC帧(如下图所示);终端A接收到该MAC帧后,应答该MAC帧,如图3-15所示
完成上述过程后,各个交换机中的MAC表,如图3-16、图3-17、图3-18所示
S2接收到MAC帧后丢弃该帧,如图3-20所示
构建如图4-1所示的网络结构,实现PC远程配置交换机S1和S2的功能。实际网络环境下,一般首先通过控制台端口完成网络设备基本信息配置过程,如交换机管理接收地址及建立PC与交换机管理接收之间传输通路相关的信息。然后,由PC统一对网络设备实施远程配置。
通常情况下,远程登录过程中,交换机需要鉴别远程登录用户的身份,因此需要在交换机中配置鉴别信息,交换机通过配置的鉴别信息对用户的身份和配置权限进行鉴别,只有具有配置权限的用户才能对交换机进行远程配置。配置的鉴别信息包括用户名、口令和enable口令。用户名和口令用于鉴别授权用户,enable空灵用于管制用户远程登录配置的权限,如是否允许使用全局模式下的所有配置命令。
注:
命令脚本:
en
conf t
hostname S1
username aaa1 pass bbb1
enable pass ccc1
int vlan 1
ip add 192.1.1.7 255.255.255.0
no shut
exit
ip default-gateway 192.1.1.254
line vty 0 4
login local
exit
命令脚本:
en
conf t
hostname R
nt g0/0
p add 192.1.1.254 255.255.255.0
no shut
exit
int g0/1
ip add 192.1.2.254 255.255.255.0
no shut
exit
命令脚本:
en
conf t
hostname S2
username aaa2 pass bbb2
enable pass ccc2
int vlan 1
ip add 192.1.2.7 255.255.255.0
no shut
exit
ip default-gateway 192.1.2.254
line vty 0 4
login local
exit
路由器的接口默认时2关闭状态,所以当启动路由器的端口是需要使用no shutdown命令。
二层交换机的接口不支持配置IP地址,而远程管理交换机就必须使用IP地址,VLAN支持定义IP地址,所以交换机的管理地址即为VLAN 1定义IP接口。
当PC与交换机的管理接口不属于同一个网络时,需要为交换机配置默认网关地址来指示报文传输方向。
username aaa2 pass bbb2命令,在本地创建一个用户名为aaa2,密码为bbb2的用户
enable pass ccc2命令,设置进入特权模式的密码为:ccc2
配置鉴别授权用户方式,如图4-13所示。
虚拟局域网即(VLAN),是一种在逻辑上划分广播域的技术。集线器和交换机通过中继器理论上可以实现无限远的通信连接,但随着网络的扩大广播域也将扩大(由集线器和中继器相连的区域属于同一个广播域),无限的广播使得大量的带宽资源被浪费,物理上划分的广播域不能满足网络拓扑结构的变化,因此具有很大的限制性。VLAN在逻辑上对广播域进行划分,得到了更优的解决方案。
交换机连接终端和集线器的方式及端口分配给各个VALN的情况如图5-1所示。初始状态下各个VLAN对应的转发表内容为空,依次进行一下①~⑥MAC帧传输过程,,针对每一次MAN帧传输过程,记录下转发表的变化过程及MAC帧达到的终端。
① 终端A → \rightarrow → 终端B
② 终端B → \rightarrow → 终端A
③ 终端E → \rightarrow → 终端B
④ 终端B → \rightarrow → 终端E
⑤ 终端B发送广播帧
⑥ 终端F → \rightarrow → 终端E
默认情况下,交换机所有端口属于默认VLAN—VLAN1,因此,交换机的所有端口属于同一个广播域,任何终端发送的以广播地址为目的的MAC地址的MAC帧到达连接在交换机上的所有终端。由于与计算机端口8连接的是集线器,因此,从端口8输出的MAC帧到达连接在集线器上的所有终端。下表为各MAC帧到达的终端:
MAC帧传输过程 | 到达终端 |
---|---|
终端A → \rightarrow → 终端B | 终端B、D |
终端B → \rightarrow → 终端A | 终端A |
终端E → \rightarrow → 终端B | 终端F、C |
终端B → \rightarrow → 终端E | 终端A、D |
终端B发送广播帧 | 终端A、D |
终端F → \rightarrow → 终端E | 终端E |
命令脚本:
en
conf t
vlan 2
name vlan2
exit
vlan 3
name vlan3
exit
int range f0/1-2,f0/5
switchport mode access
switchport access vlan 2
exit
int range f0/3,f0/8
switchport mode access
switchport access vlan 3
exit
end
由于Switch转发表为空,当Switch接收到终端A发送的MAC帧时,将广播至该VLAN中的其他终端(终端B和终端D),如图5-8所示。
由于Switch中存在至MACA的表项,所以当Switch接收到MAC帧时,将单播发送至终端A,如图5-9所示。
MAC帧不能发送,如图5-10所示。
MAC帧不能发送,如图5-11所示。
终端A和终端D接收到MAC帧,如图5-12所示。
终端E和终端C接收到MAC帧,如图5-13所示。
构建如图6-1所示的物理以太网,将物理以太网划分为三个VLAN,分别是VLAN2、VLAN3和VLAN4,其中终端A、终端B和终端G属于VLAN2,终端E、终端F和终端H属于VLAN3,终端C和终端D属于VLAN4.为了保证属于同一VLAN的终端之间能够相互通信,要求做到以下两点:一是为属于同一VLAN的终端配置有着相同网络号的IP地址;二是建立属于同一VLAN的终端之间的交换路径。
如果仅仅只有属于单个VLAN的交换路径经过某个交换机端口,将该交换机端口作为接入端口分配给该VLAN;
如果有属于不同VLAN的多条交换路径经过某个交换机端口,将该交换机端口配置为被这些VLAN共享的共享端口。
如果某个交换机直接连接属于某个VLAN的终端,该交换机中需要创建该VLAN;
如果某个交换机虽然没有直接连接属于某个VLAN的终端,但有属于该VLAN的交换路径经过该交换机中的端口,该交换机也需要创建该VLAN。
从接入端口输入输出的MAC帧不携带VLAN ID,是普通的MAC帧格式。从共享端口输入输出的MAC帧,携带该MAC帧所属VLAN的VLAN ID。MAC帧格式是802.1q标准MAC帧格式。
对终端A的基本配置如上图所示,其他终端也进行类似配置。
命令脚本:
en
conf t
hostname S1
vlan 2
name vlan2
exit
vlan 4
name vlan4
exit
int range f0/1-2
switchport mode access
switchport access vlan 2
int f0/3
switchport mode access
switchport access vlan 4
int f0/4
switchport mode trunk
switchport trunk allowed vlan 2,4
end
命令脚本:
en
conf t
hostname S2
vlan 2
name vlan2
exit
vlan 3
name vlan3
exit
vlan 4
name vlan4
exit
int f0/1
switchport mode trunk
switchport trunk allowed vlan 2,4
int f0/2
switchport mode trunk
switchport trunk allowed vlan 3,4
int f0/3
switchport mode access
switchport access vlan 2
int f0/4
switchport mode access
switchport access vlan 3
end
命令脚本:
en
conf t
hostname S3
vlan 3
name vlan3
exit
vlan 4
name vlan4
exit
int f0/1
switchport mode access
switchport access vlan 4
int range f0/2-3
switchport mode access
switchport access vlan 3
int f0/4
switchport mode trunk
switchport trunk allowed vlan 3,4
end
由于交换机S1的f0/4端口是被VLAN2和VLAN4共享的共享端口,因此,该帧经过交换机S1的f0/4端口输出时,携带VLAN4对应的VLAN ID(4),其数据帧格式如图6-7所示。
交换机可以定义任何VLAN对应的IP接口,并把该IP接口作为管理接口。为该IP接口配置的IP地址自然作为该交换机的管理地址。终端实现对该交换机远程配置的前提是,存在该终端与交换机管理接口之间的传输通路。如图7-1所示的网络结构,可以分别为交换机S1,S2和S3定义VLAN4对应的IP接口,并将该IP接口作为这三个交换机的管理接口。由于只有终端C和终端D属于VLAN4,因此,只有终端C和终端D能够实现对这三个交换机的远程配置过程。为三个交换机中VLAN4对应的IP接口分配与终端C和终端D有着相同网络号的IP地址。
其他终端与终端A做类似操作,如图7-4所示。
其他交换机按要求进行类似配置
命令脚本:
en
conf t
username aaa1 password bbb1
line vty 0 4
login local
exit
enable password ccc1
int vlan 4
ip add 192.168.1.17 255.255.255.0
exit
命令脚本:
en
conf t
username aaa2 password bbb2
line vty 0 4
login local
exit
enable password ccc2
int vlan 4
ip add 192.168.1.27 255.255.255.0
exit
命令脚本:
en
conf t
username aaa3 password bbb3
line vty 0 4
login local
exit
enable password ccc3
int vlan 4
ip add 192.168.1.37 255.255.255.0
exit
该实验在跨交换机VLAN配置实验的基础上进行,在交换机S3上连接一个嗅探器,要求该嗅探器可嗅探到终端A发送的ICMP报文,即嗅探器可以复制下所有由终端A发送的ICMP报文,网络拓扑如图8-1所示。
交换机S1连接终端A的端口为源端口,交换机S3连接嗅探器的端口为目的端口,创建一个用于建立交换机S1至交换机S3传输通道的RSPAN VLAN。交换机S1接收到终端A发送的MAC帧后,将MAC帧映射到一个反射端口,由反射端口将该MAC帧发送带RSPAN VLAN,该MAC帧通过RSPAN VLAN到达交换机S3,由交换机S3将该MAC帧映射到目的端口。因此,实现远程端口映射后,端口A发送的MAC帧存在两种独立的传输路径:
对终端A的基本配置(其他终端也进行类似配置),如图8-3所示。
对交换机S1的基本配置(其他交换机也需要安装网络连接要求进行配置),如图8-4所示。
命令脚本:
en
ccc1
conf t
vlan 5
remote-span
name rspan
exit
no monitor session all
monitor session 1 source interface f0/1 rx
monitor session 1 destination remote vlan 5 reflector-port f0/17
int f0/17
shutdown
exit
int f0/4
switchport mode trunk
switchport trunk allowed vlan 1-10
end
命令脚本:
en
ccc2
conf t
vlan 5
remote-span
name rspan
exit
int f0/1
switchport mode trunk
switchport trunk allowed vlan 1-10
exit
int f0/2
switchport mode trunk
switchport trunk allowed vlan 1-10
end
命令脚本:
en
ccc3
conf t
vlan 5
remote-span
name rspan
exit
no monitor session all
monitor session 1 source remote vlan 5
monitor session 1 destination int f0/5
int f0/5
switchport mode access
switchport access vlan 5
exit
int f0/4
switchport mode trunk
switchport trunk allowed vlan 1-10
end
创建RSPAN VLAN
RSPAN VLAN是一种特殊的VLAN,用于构建源端口所在交换机至目的端口所在交换机之间的交换路径,操作命令如图8-9所示。
源端口所在交换机需要完成以下配置:一是指定源端口;二是通过源端口接收到的MAC帧映射到一个反射端口,并由发射端口将该MAC帧发送到RSPAN VLAN,操作命令如图8-10所示。
注:
操作命令如图8-11所示
网络结构如图9-1所示,六个交换机构成的交换式以太网被分成两个VLAN主干协议(VLAN Trunking Protocol,VTP)域;
每一个VT篇域,只需要在VTP模式为服务器的交换机中配置VLAN其他交换机自动创建与该交换机一致的VLAN。
VTP自动创建VLAN的前提是,所有互连交换机的端口都是被所有VLAN共享的共享端口,因此,所有交换机中用于连接交换机的端口必须被配置成所属有VLAN共享的共享端口。
必须通过手工配置将作为接入端口的交换机端口分配给各个VLAN,因此,必须根据下表中所示的终端和VLAN之间的关系,以手工配置的方式将所有交换机中连接终端的端口分配给对应的VLAN,如表9-1所示。
VLAN | 终端 |
---|---|
VLAN 2 | 终端A,终端C,终端E,终端G |
VLAN 3 | 终端B,终端D,终端F,终端H |
VTP域的划分只和交换机自动创建VLAN过程有关,即一旦在某个VTP模式为服务器的交换机上创建编号为X、名为Y的VLAN,所有处于同一个VTP域中VTP模式为服务器或客户端的交换机自动创建编号为X、名为Y的VLAN。通过域名区分不同的VTP域,但VTP模式为服务器的交换机上配置的域名能够自动扩散到同一域中的其他交换机,因此,必须在处于不同域的两个域边界交换机上配置各自的域名。VTP域的划分与属于同一个VLAN的两个终端之间的通信过程无关,两个属于不同的VTP域但属于编号相同的VLAN的终端之间可以相互通信。
其他终端也做类似操作
命令脚本:
en
conf t
hostname S1
vtp version 2
vtp domain abc
vtp mode client
vtp password 123456
int f0/3
switchport mode trunk
exit
int f0/1
switchport mode access
switchport access vlan 2
exit
int f0/2
switchport mode access
switchport access vlan 3
end
命令脚本:
en
conf t
hostname S2
vtp version 2
vtp mode server
vtp domain abc
vtp password 123456
int range f0/1-2
switchport mode trunk
exit
int f0/3
switchport mode trunk
switchport nonegotiate
exit
vlan 2
name vtpabc2
exit
vlan 3
name vtpabc3
exit
命令脚本:
en
conf t
hostname S3
vtp version 2
vtp domain abc
vtp mode client
vtp password 123456
int f0/3
switchport mode trunk
exit
int f0/1
switchport mode access
switchport access vlan 2
exit
int f0/2
switchport mode access
switchport access vlan 3
end
命令脚本:
en
conf t
hostname S4
vtp version 2
vtp domain bcd
vtp mode client
vtp password 123456
int f0/3
switchport mode trunk
exit
int f0/1
switchport mode access
switchport access vlan 2
exit
int f0/2
switchport mode access
switchport access vlan 3
end
命令脚本:
en
conf t
hostname S5
vtp version 2
vtp mode server
vtp domain bcd
int range f0/1-2
switchport mode trunk
exit
int f0/3
switchport mode trunk
switchport nonegotiate
exit
vlan 2
name vtpbcd2
exit
vlan 3
name vtpbcd3
exit
命令脚本:
en
conf t
hostname S6
vtp version 2
vtp domain bcd
vtp mode client
vtp password 123456
int f0/3
switchport mode trunk
exit
int f0/1
switchport mode access
switchport access vlan 2
exit
int f0/2
switchport mode access
switchport access vlan 3
end
注:
两个共享端口之间通过动态中继协议(Dynamic Trunking Protocol,DTP)协商端口属性。如果两个共享端口分别属于不同的VTP域,那么会使协商过程出错,因此,需要在域边界交换机中用于连接其他域边界交换机的共享端口上禁止DTP协商过程。
生成树协议用于在一个存在冗余路径的以太网中为终端之间构建没有环路的交换路径,由于可以基于VLAN构建生成树,因此,可以通过网络设计和生成树协议同时实现容错和负载均衡功能。
构建如图10-1(a)所示的有着冗余路径的以太网结构,通过生成树协议生成如图10-1(b)所示的以交换机S4为根的生成树。为了验证生成树协议的容错性,删除交换机S4与交换机S5之间、交换机S5与交换机S7之间的物理链路,如图10-1( c)所示。生成树协议通过重新构建生成树保证网络的连通性,如图10-1(d)所示。
为了生成如图10-1(b)所示的以交换机S4为根网桥的生成树,需要将交换机S4的优先级设置为最高,同时保证其他交换机优先级满足:S2>S3>S5>S6。因此,S2、S3、S4、S5、S6的优先级配置分别为:8192,12288,4096,16384,20480,其余交换机采用默认值。在图10-1(b)所示的生成树中,橘色指示灯所在的端口是被生成树协议阻塞的端口,通过阻塞这些端口,该生成树既保持了交换机之间的连通性,又消除了交换机之间的环路。一旦如图10-1©所示,删除交换机S4和S5之间、交换机S5和S7的物理链路,将导致交换机S5和S7与其他交换机之间的连通性遭到破坏。生成树协议能过自动检测到网络拓扑结构发生的变化,通过调整阻塞端口,重新构建的生成树既保证了交换机之间的连通性,又保证交换机之间不存在环路。
命令配置:
en
conf t
hostname S1
spanning-tree mode pvst
end
命令配置:
en
conf t
hostname S2
spanning-tree mode pvst
spanning-tree vlan 1 priority 8192
end
命令配置:
en
conf t
hostname S3
spanning-tree mode pvst
spanning-tree vlan 1 priority 12288
end
命令配置:
en
conf t
hostname S4
spanning-tree mode pvst
spanning-tree vlan 1 priority 4096
end
命令配置:
en
conf t
hostname S5
spanning-tree mode pvst
spanning-tree vlan 1 priority 16384
end
命令配置:
en
conf t
hostname S6
spanning-tree mode pvst
spanning-tree vlan 1 priority 20480
end
命令配置:
en
conf t
hostname S7
spanning-tree mode pvst
end
由于可以基于每一个VLAN单独构建生成树,且这些生成树可以有不同的的根交换机和起作用的物理链路。因此,可以通过配置,一是使得每一个VLAN存在冗余路径,且可以通过生成树协议实现容错功能;二是使得不同VLAN对应的生成树有着不同的根交换机和起作用的物理链路,从而使得以太网中不存在所有生成树中都不起作用的物理链路。
以太网结构如图11-1(a)所示,在该以太网上分别生成基于VLAN 2和VLAN 3的生成树,且通过配置使得基于VLAN 2的生成树如图11-1(b)所示,基于VLAN 3的生成树如图11-1©所示。
终端与VLAN之间的关系如表11-1所示。如果仅仅为了解决负载均衡问题,只需根据表11-2所示内容为每一个VLAN配置端口,就可保证每一个交换机端口至少在一颗生成树中不是阻塞端口,且该端口连接的物理链路至少在一颗生成树中起作用。但这种端口配置方式没有容错功能,除了互连交换机S1和S2的物理链路,其他任何物理链路发生故障都将影响属于同一个VLAN的终端之间的连通性。
VLAN | 终端 |
---|---|
VLAN 2 | 终端A、终端C |
VLAN 3 | 终端B、终端D |
VLAN | 接入端口(Access) | 共享端口 |
---|---|---|
VLAN 2 | S1.1、S1.2、S3.1、S3.4、S4.1、S4.4 | |
VLAN 3 | S2.1、S2.2、S3.2、S3.3、S4.2、S4.3 |
为了实现负载均衡,要求不同VLAN对应的生成树中的阻塞端口是不同的,即某个端口如果在基于VLAN 2的生成树中是阻塞端口,在基于VLAN 3的生成树中不再是阻塞端口。为了做到这一点,对图11-1(a)所示的网络结构,通过配置,使得交换机S1和S2分别成为基于VLAN 2和VLAN 3的生成树的根网桥。对于基于VLAN 2的生成树,通过配置使得交换机S2的优先级大于交换机S3和S4。对于基于VLAN 3的生成树,通过配置使得交换机S1的优先级大于交换机S3和S4。为了使网络的容错性达到最大化,将所有交换之间的链路配置成被VLAN 2和VLAN 3共享的共享链路,VLAN与交换机端口之间映射如表11-3所示。这种情况下,基于VLAN 2的生成树如图11-1(b)所示,交换机S3端口3和交换机S4端口3成为阻塞端口;基于VLAN3的生成树如图11-1©所示,交换机S3端口4和交换机S4端口4成为阻塞端口。对于这两颗分别基于VLAN 2和VLAN 3的生成树,一是由于不同生成树的阻塞端口是不同的,使得所有链路都有可能承载某个VLAN内的流量;二是对应每一个VLAN,属于同一VLAN的终端之间存在多条传输路径,在其中一条或多条物理链路发生故障的情况下,仍能保证属于同一VLAN的终端之间的连通性。
VLAN | 接入端口 | 共享端口 |
---|---|---|
VLAN 2 | S3.1、S4.1 | S1.1、S1.2、S1.3、S2.1、S2.2、S2.3、S3.3、S3.4、S4.3、S4.4 |
VLAN 3 | S3.2、S4.2 | S1.1、S1.2、S1.3、S2.1、S2.2、S2.3、S3.3、S3.4、S4.3、S4.4 |
命令脚本:
en
conf t
hostname S1
vlan 2
name vlan2
vlan 3
name vlan3
exit
int range f0/1-3
switchport mode trunk
exit
spanning-tree mode pvst
spanning-tree vlan 2 priority 4096
spanning-tree vlan 3 priority 8192
end
命令脚本:
en
conf t
hostname S2
vlan 2
name vlan2
vlan 3
name vlan3
exit
int range f0/1-3
switchport mode trunk
exit
spanning-tree mode pvst
spanning-tree vlan 2 priority 4096
spanning-tree vlan 3 priority 8192
end
命令脚本:
en
conf t
hostname S3
vlan 2
name vlan2
vlan 3
name vlan3
exit
int f0/1
switchport mode access
switchport access vlan 2
int f0/2
switchport mode access
switchport access vlan 3
int range f0/3-4
switchport mode trunk
exit
spanning-tree mode pvst
end
命令脚本:
en
conf t
hostname S4
vlan 2
name vlan2
vlan 3
name vlan3
exit
int f0/1
switchport mode access
switchport access vlan 2
int f0/2
switchport mode access
switchport access vlan 3
int range f0/3-4
switchport mode trunk
exit
spanning-tree mode pvst
end
链路集合技术可以将多条物理链路聚合为单条逻辑链路,且使得该逻辑链路的带宽是这些物理链路的带宽之和,链路集合技术主要用于提高互连交换机的逻辑链路的带宽,因此,常常与VLAN、生成树和RSPAN一起使用。
如图12-1所示,交换机S1与S2之间用三条物理链路相连,这三条物理链路通过链路聚合技术为单条逻辑链路,这条逻辑链路的带宽是三条物理链路的带宽,对于交换机S1和S2,连接这三条物理链路的三个交换机端口聚合为三个逻辑端口。实现MAC帧转发时,逻辑端口的功能等同于物理端口。
在PT中,连接聚合为逻辑链路的一组物理链路的一组端口称为端口通道。不同的聚合链路对应不同的端口通道,用端口通道号唯一标识每一个端口通道。对于交换机而言,端口通道等同于单个端口,对所有通过端口通道接收到的MAC帧,转发表中创建用于指明该MAC帧源MAC地址与该端口通道之间关联的转发项。
其他终端按照终端A进行类似配置
命令脚本:
en
conf t
hostname S1
port-channel load-balance src-dst-mac
int range f0/3-5
channel-protocol lacp
channel-group 1 mode active
end
命令脚本:
en
conf t
hostname S2
port-channel load-balance src-dst-mac
int range f0/3-5
channel-protocol lacp
channel-group 1 mode active
end
channel-group 1 mode active:创建编号为1的端口通道;将一组特定的交换机端口分配给端口通道;指定active为分配给该端口通道的交换机端口的激活模式。
激活模式与链路聚合协议之间的关系,如表12-1所示。
模式 | 链路聚合控制协议 |
---|---|
active | 通过LACP协商过程激活端口,物理链路另一端模式或是active,或是passive |
passive | 通过LACP协商过程激活端口,物理链路另一端必须是active |
auto | 通过PAgP协商过程激活端口,物理链路另一端的模式必须是desirable |
desirable | 通过PAgP协商过程激活端口,物理链路另一端的模式或是desirable或是auto |
on | 手工激活,物理链路两端模式必须都是on |
网络结构及终端与VLAN之间关系如13-1图所示。互连交换机的多条物理链路聚合为单条逻辑链路,不同VLAN内的交换路径共享交换机之间的逻辑链路。
分别在三个交换机创建VLAN 2和VLAN 3,对于交换机S1,VLAN与端口之间的映射如表13-1所示,将端口1作为接入端口分配给VLAN 2,将端口2作为作为接入端口分配给VLAN 3,将连接逻辑链路的一组端口定义为编号为1 的端口通道,并将端口通道prot-channel 1作为被VLAN 2和VLAN 3共享的共享端口通道。对于交换机S2和S3,VLAN与端口之间映射分别如表13-2和表13-3所示。交换机S2将连接与交换机S1之间逻辑链路的一组端口定义为编号为1的端口通道,将连接与交换机S3之间逻辑链路的一组端口定义为编号为2的端口通道。三个交换机中端口通道与端口之间的关系如表13-4所示。
VLAN | 接入端口 | 共享端口· |
---|---|---|
VLAN 2 | 1 | port-channel 1 |
VLAN 3 | 2 | port-channel 1 |
VLAN | 接入端口 | 共享端口 |
---|---|---|
VLAN 2 | port-channel 1 | |
VLAN 3 | port-channel 2 |
VLAN | 接入端口 | 共享端口 |
---|---|---|
VLAN 2 | 1 | port-channel 1 |
VLAN 3 | 2 | port-channel 1 |
交换机 | 端口通道 | 物理端口 |
---|---|---|
交换机S1 | port-channel 1 | f0/3,f0/4,f0/5 |
交换机S2 | port-channel 1 port-channel 2 |
f0/1,f0/2,f0/3 f0/4,f0/5,f0/6 |
交换机S3 | port-channel 1 | f0/3,f0/4,f0/5 |
其他终端进行类似配置
命令脚本:
en
conf t
hostname S1
vlan 2
name vlan2
vlan 3
name vlan3
exit
int range f0/3-5
channel-group 1 mode on
exit
port-channel load-balance src-dst-mac
int f0/1
switchport mode access
switchport access vlan 2
exit
int f0/2
switchport mode access
switchport access vlan 3
int port-channel 1
switchport mode trunk
end
命令脚本:
en
conf t
hostname S2
vlan 2
name vlan2
vlan 3
name vlan3
exit
int range f0/1-3
channel-group 1 mode on
exit
int range f0/4-6
channel-group 2 mode on
exit
port-channel load-balance src-dst-mac
int port-channel 1
switchport mode trunk
exit
int port-channel 2
switchport mode trunk
end
命令脚本:
en
conf t
hostname S3
vlan 2
name vlan2
vlan 3
name vlan3
exit
int range f0/3-5
channel-group 2 mode on
exit
port-channel load-balance src-dst-mac
int f0/1
switchport mode access
switchport access vlan 2
exit
int f0/2
switchport mode access
switchport access vlan 3
int port-channel 2
switchport mode trunk
end
网络结构如图14-1所示。该网络结构具有以下两个特点:一是实现交换机之间互连的是由多条物理链路聚合而成的逻辑电路;二是交换机之间存在冗余链路,需要用生成树协议消除交换机之间的环路。
图14-1中的终端分配到两个不同的VLAN,其中终端A和终端C分配给VLAN2,终端B和终端D分配给VLAN3,为了实现负载均衡,基于VLAN2的生成树以交换机S2为根交换机,基于VLAN3的生成树以交换机S3为根交换机。
分别在四个交换机中创建VLAN 2和VLAN 3,对于交换机S1,VLAN与端口之间映射如表14-1所示,将端口1作为接入端口分配给VLAN 2,将端口2作为接入端口分配给VLAN 3.将端口通道port-channel1和port-channel2作为被VLAN 2和VLAN 3共享的共享端口通道。其他交换机VLAN与端口之间映射分别如表14-2~表14-4所示。四个交换机端口通道与端口之间的关系如表14-5所示。将交换机S2构建基于VLAN 2的生成树时的优先级设置为最高,将交换机S3构建基于VLAN 3的生成树的优先级是个设置为最高,从而使得交换机S2和S3分别成为基于VLAN 2和VLAN 3的生成树的根交换机。
VLAN | 接入端口(Access) | 共享端口(Trunk) |
---|---|---|
VLAN 2 | 1 | port-channel1、port-channel2 |
VLAN 3 | 2 | port-channel1、port-channel2 |
VLAN | 接入端口(Access) | 共享端口(Trunk) |
---|---|---|
VLAN 2 | port-channel1、port-channel2、port-channel3 | |
VLAN 3 | port-channel1、port-channel2、port-channel3 |
VLAN | 接入端口(Access) | 共享端口(Trunk) |
---|---|---|
VLAN 2 | port-channel1、port-channel2、port-channel3 | |
VLAN 3 | port-channel1、port-channel2、port-channel3 |
VLAN | 接入端口(Access) | 共享端口(Trunk) |
---|---|---|
VLAN 2 | 1 | port-channel1、port-channel2 |
VLAN 3 | 2 | port-channel1、port-channel2 |
交换机 | 端口通道 | 物理端口 |
---|---|---|
交换机S1 | port-channel1 port-channel2 |
f0/3、f0/4、f0/5 f0/6、f0/7、f0/8 |
交换机S2 | port-channel1 port-channel2 port-channel3 |
f0/1、f0/2、f0/3 f0/4、f0/5、f0/6 f0/7、f0/8、f0/9 |
交换机S3 | port-channel1 port-channel2 port-channel3 |
f0/1、f0/2、f0/3 f0/4、f0/5、f0/6 f0/7、f0/8、f0/9 |
交换机S4 | port-channel1 port-channel2 |
f0/3、f0/4、f0/5 f0/6、f0/7、f0/8 |
网络结构如图15-1所示。终端A和终端C属于VLAN 2,终端B和终端D属于VLAN 3,终端E和终端F属于VLAN 4.交换机S2和S3之间通过由多条物理链路聚合而成的逻辑链路进行连接。嗅探器可以嗅探终端A发送的所有ICMP报文。
在交换机中创建VLAN,在为每一个VLAN分配端口时,不但需要建立VLAN内终端之间的传输路径,还需要建立RSPAN VLAN内终端A与嗅探器之间的传输路径,因此,三个交换机中创建的VLAN,及VLAN与端口之间映射分别入表15-1~表15-3所示。交换机端口通道与端口之间的关系入表14-4所示。
VLAN | Access | Trunk |
---|---|---|
VLAN 2 | 1 | 3 |
VLAN 3 | 2 | 3 |
VLAN 5 | 3 |
VLAN | Access | Trunk |
---|---|---|
VLAN 2 | 1 | 4 |
VLAN 3 | 2 | 4 |
VLAN 4 | 3 | port-channel 1 |
VLAN 5 | 4,port-channel 1 |
VLAN | Access | Trunk |
---|---|---|
VLAN 4 | 1 | port-channel 1 |
VLAN 5 | port-channel 1 |
交换机 | 端口通道 | 物理端口 |
---|---|---|
交换机S2 | port-channel 1 | f0/5,f0/6,f0/7 |
交换机S3 | port-channel 1 | f0/5,f0/6,f0/7 |
其他终端也进行类似的配置
命令脚本:
en
conf t
hostname S1
vlan 2
name vlan2
vlan 3
name vlan3
vlan 5
name vlan5
name rspan
remote-span
exit
int f0/1
switchport mode access
switchport access vlan 2
int f0/2
switchport mode access
switchport access vlan 3
int f0/3
switchport mode trunk
exit
no monitor session all
monitor session 1 source int f0/1 rx
monitor session 1 destination remote vlan 5 reflector-port f0/17
int f0/17
shutdown
end
命令脚本:
en
conf t
hostname S2
vlan 2
name vlan2
vlan 3
name vlan3
vlan 4
name vlan4
vlan 5
name rspan
remote-span
exit
int f0/1
switchport mode access
switchport acces vlan 2
int f0/2
switchport mode access
switchport access vlan 3
int f0/3
switchport mode access
switchport access vlan 4
int range f0/5-7
channel-group 1 mode on
exit
port-channel load-balance src-dst-mac
int f0/4
switchport mode trunk
exit
int port-channel 1
switchport mode trunk
end
命令脚本:
en
conf t
hostname S3
vlan 4
name vlan4
vlan 5
name rspan
remote-span
exit
int f0/1
switchport mode access
switchport access vlan 4
int range f0/5-7
channel-group 1 mode on
exit
port-channel load-balance src-dst-mac
int port-channel 1
switchport mode trunk
exit
no monitor session all
monitor session 1 source remote vlan 5
monitor session 1 destination int f0/2
end
脚注:
参考资料:
链接:
实验相关资源下载链接:
链接
提取码:qq0x
勘误:
出自路由和交换技术实验及实训(第2版)——基于Cisco Packet Tracer ↩︎ ↩︎