Cisco Packet Tracer 實驗

不懂技術的楓 2022-01-07 05:22:38 阅读数:737

cisco packet tracer

Cisco Packet Tracer 實驗

本博客是主要是用來記錄學習內容和收獲,如有錯誤敬請斧正!
參考博客:琪哥教學網等博客



CPT軟件使用簡介

視頻系列CPT簡單使用


直接連接兩臺PC構建LAN

選擇兩臺主機並將其物理鏈接

step1:選兩臺主機
在這裏插入圖片描述
step2:將兩臺主機物理鏈接(直接連接要用交叉線)

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有線連接
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配置主機的網絡配置

兩臺主機ip不同可以隨便設置(切記ip地址要合法!!!)

配置主機的ip(不用管子網掩碼會自動生成且ip不要用子網下第一個ip和最後一個ip)
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判斷是否可以正常通信

通過工具欄的信封(add simple PDU)來測試是否正常通信。

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可以正常通信
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當兩臺主機之間出現綠色的三角形就可以正常通信
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或者相互ping就可以判斷網絡配置是否正常:

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用交換機構建LAN

step1:構建LAN
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step2:配置各個主機的ip地址

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  1. PC0 能否 ping 通 PC1、PC2、PC3 ?

pingPC1通

請添加圖片描述
pingPC2不通

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pingPC3不通

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  1. PC3 能否 ping 通 PC0、PC1、PC2 ?為什麼?
    pingPC0不通
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    pingPC1不通
    在這裏插入圖片描述
    ping PC2通

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  1. 將 4 臺 PC 的掩碼都改為 255.255.0.0 ,它們相互能 ping 通嗎?為什麼?

更改子網掩碼後(255.255.0.0/16)四臺主機處於同一個子網內(網絡號為192.168.0.0)
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能, 因為它們子網掩碼為255.255.0.0時得到的網絡號相同,處於同一子網內所以可以ping通。(可以收到廣播幀!)

  1. 使用二層交換機連接的網絡需要配置網關嗎?為什麼?
    不需要,由於二層交換機它是子網內部進行的數據傳輸,不需對外通信也就不需要網關,故,不需要設置網關。

問題

集線器 Hub 是工作在物理層的多接口設備,它與交換機的區別是什麼?請在 CPT 軟件中用 Hub 構建網絡進行實際驗證。

答:
集線器hub是工作在物理層只能進行廣播,交換機則是工作在物理層和數據鏈路層,可以單播可以廣播。兩種的工作方式和工作區域均不同。

交換機接口地址列錶

二層交換機是一種即插即用的多接口設備,它對於收到的幀有 3 種處理方式:廣播、轉發和丟弃(請弄清楚何時進行何種操作)。那麼,要轉發成功,則交換機中必須要有接口地址列錶即 MAC 錶,該錶是交換機通過學習自動得到的!

仍然構建上圖的拓撲結構,並配置各計算機的 IP 在同一個一個子網,使用工具欄中的放大鏡點擊某交換機如左邊的 Switch2,選擇 MAC Table,可以看到最初交換機的 MAC 錶是空的,也即它不知道該怎樣轉發幀(那麼它將如何處理?),用 PC0 訪問(ping)PC1 後,再查看該交換機的 MAC 錶,現在有相應的記錄,請思考如何得來。隨著網絡通信的增加,各交換機都將生成自己完整的 MAC 錶,此時交換機的交換速度就是最快的!

第一次沒有Mac錶為空:

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進行ping操作後的Mac錶
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總結

MAC錶的生成是利用順向/逆向學習的方式進行添加的,當一條消息發送到一個交換機的時候,它是先在MAC錶中尋找,看是否有對應的MAC地址,如果有,就轉發到對應的端口(若處於接收端口,就丟弃),否則就以廣播的方式發送,當目的機收到後,就會回複消息,然後,交換機就會把MAC地址添加到MAC錶中。

生成樹協議

交換機在目的地址未知或接收到廣播幀時是要進行廣播的。如果交換機之間存在回路/環路,那麼就會產生廣播循環風暴,從而嚴重影響網絡性能。
而交換機中運行的 STP 協議能避免交換機之間發生廣播循環風暴。
只使用交換機,構建如下拓撲:

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這是初始時的狀態。我們可以看到交換機之間有回路,這會造成廣播幀循環傳送即形成廣播風暴,嚴重影響網絡性能。

隨後,交換機將自動通過生成樹協議(STP)對多餘的線路進行自動阻塞(Blocking),以形成一棵以 Switch1為根(具體哪個是根交換機有相關的策略)的具有唯一路徑樹即生成樹!

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經過一段時間,隨著 STP 協議成功構建了生成樹後,Switch3和 Switch0的兩個接口當前物理上是連接的,但邏輯上是不通的,處於Blocking狀態(桔色)如下圖所示:

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在網絡運行期間,假設某個時候 Switch3與 Switch1 之間的物理連接出現問題(將 Switch3與 Switch1 的連線剪掉),則該生成樹將自動發生變化。Switch3上方先前 Blocking 的那個接口現在活動了(綠色),Switch0那個接口仍處於 Blocking 狀態(桔色)。如下圖所示:

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總結

交換機的 STP 協議即生成樹協議始終自動保證交換機之間不會出現回路,從而不會形成廣播風暴。

路由器配置初步

模擬重慶交通大學和重慶大學兩個學校的連接,構建如下拓撲:
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說明一

交通大學與重慶大學顯然是兩個不同的子網。在不同子網間通信需通過路由器。

路由器的每個接口下至少是一個子網,圖中我們簡單的規劃了 3 個子網:

左邊路由器是交通大學的,其下使用交換機連接交通大學的網絡,分配網絡號 192.168.1.0/24,該路由器接口也是交通大學網絡的網關,分配 IP 為 192.168.1.1
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右邊路由器是重慶大學的,其下使用交換機連接重慶大學的網絡,分配網絡號 192.168.3.0/24,該路由器接口也是重慶大學網絡的網關,分配 IP 為 192.168.3.1

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`
兩個路由器之間使用廣域網接口相連,也是一個子網,分配網絡號 192.168.2.0/24

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說明二

現實中,交通大學和重慶大學的連接是遠程的。該連接要麼通過路由器的光纖接口,要麼通過廣域網接口即所謂的 serial 口(如拓撲圖所示)進行,一般不會通過雙絞線連接(為什麼?)。
答:
因為雙絞線有傳輸距離的限制,在約100米後就要重新鏈接一個交換機,並且在傳輸的過程中容易信號衰减。相反光纖可以很方便,傳輸距離長,信號也不易衰减。

下面我們以通過路由器的廣域網口連接為例來進行相關配置。請注意:我們選用的路由器默認沒有廣域網模塊(名稱為 WIC-1T 等),需要關閉路由器後添加,然後再開機啟動。

說明三

在模擬的廣域網連接中需注意 DCE 和 DTE 端(連線時線路上有提示,帶一個時鐘標志的是 DCE 端。有關 DCE 和 DTE 的概念請查閱相關資料。),在 DCE 端需配置時鐘頻率 64000

說明四

路由器有多種命令行配置模式,每種模式對應不同的提示符及相應的權限。

請留意在正確的模式下輸入配置相關的命令。

User mode:用戶模式
Privileged mode:特權模式
Global configuration mode:全局配置模式
Interface mode:接口配置模式
Subinterface mode:子接口配置模式

說明五

在現實中,對新的路由器,顯然不能遠程進行配置,我們必須在現場通過筆記本的串口與路由器的 console 接口連接並進行初次的配置(注意設置比特率為9600)後,才能通過網絡遠程進行配置。這也是上圖左上畫出筆記本連接的用意。

說明六

在路由器的 CLI 界面中,可看到路由器剛啟動成功後,因為無任何配置,將會提示是否進行對話配置(Would you like to enter the initial configuration dialog?),因其步驟繁多,請選擇 NO

比如交通大學路由器的初步配置可以如下:

在我們的實驗中可不進行如下的配置,但在現實中為了安全,以下的登錄及特權密碼等配置是必須的,否則每個人都可操作你的路由器或交換機!

Router>en // 從普通模式進入特權模式
Router#conf t // 進入全局配置模式
Router(config)#interface FastEthernet0/0
Router(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no shutdown
Router(config-if)#exit
Router(config)#line vty 0 4 //可支持0-4共5個終端同時登錄
Router(config-line)#password dswybs // 遠程登錄密碼
Router(config-line)#login
Router(config-line)#exit
Router(config)#enable password dswybs // 特權模式密碼
Router(config)#^Z // 退出

拓撲圖中路由器各接口配置數據如下:
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拓撲圖中各 PC 配置數據如下:
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路由器配置(以太網口和局域網口)如下:

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問題

現在交通大學內的各 PC 及網關相互能 ping 通,重慶大學也類似。但不能從交大的 PC ping 通重大的 PC,反之亦然,也即不能跨子網。為什麼?

答:
由於路由器的路由錶中沒有對應的ip地址的信息,也沒有默認(缺省)路由,路由器查錶沒有匹配到對應的路徑就直接拋弃了消息

靜態路由

靜態路由是非自適應性路由協議,是由網絡管理人員手動配置的,不能够根據網絡拓撲的變化而改變。 因此,靜態路由簡單高效,適用於結構非常簡單的網絡。

在當前這個簡單的拓撲結構中我們可以使用靜態路由,即直接告訴路由器到某網絡該怎麼走即可。

在前述路由器基本配置成功的情况下使用以下命令進行靜態路由協議的配置:
交通大學路由器靜態路由配置:
在這裏插入圖片描述
重慶大學路由器靜態路由配置:

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至此,這些 PC 能全部相互 ping 通!
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注意

我們的拓撲只模擬了 3 個網絡。在現實中,路由器連接的網絡數量非常多,我們還需要配置一條缺省路由,否則其它網絡皆不能到達!當然,我們的拓撲可以不考慮。
Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 *.*.*.* // 缺省全部轉發給 *.*.*.* 這個IP

動態路由RIP

動態路由協議采用自適應路由算法,能够根據網絡拓撲的變化而重新計算機最佳路由。

RIP 的全稱是 Routing Information Protocol,是距離矢量路由的代錶(目前雖然淘汰,但可作為我們學習的對象)。使用 RIP 協議只需要告訴路由器直接相連有哪些網絡即可,然後 RIP 根據算法自動構建出路由錶。

因為我們模擬的網絡非常簡單,因此不能同時使用靜態和動態路由,否則看不出效果,所以我們需要把剛才配置的靜態路由先清除掉。

清除靜態路由配置:

直接關閉路由器電源。相當於沒有保存任何配置,然後各接口再按照前面基本配置所述重新配置 IP 等參數(推薦此方法,可以再熟悉一下接口的配置命令);
使用 no 命令清除靜態路由。在全局配置模式下,交通大學路由器使用:no ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.2.2,重慶大學路由器使用:no ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.2.1 。
相當於使用 no 命令把剛才配置的靜態路由命令給取消。

取消靜態路由命令:

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交通大學路由器 RIP 路由配置:
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重慶大學路由器 RIP 路由配置:

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查看路由錶你可看到標記為 R 的一條路由,R 錶示 RIP 。
至此,這些 PC 也能全部相互 ping 通!

注意

可以在特權模式下使用 debug ip rip 開啟 RIP 診斷,此時會看到路由器之間不停發送的距離矢量信息,以判斷網絡狀態是否發生改變從而更新路由錶。該命令會不停的顯示相關信息,打擾我們的輸入,可使用 no debug ip rip 關閉 RIP 診斷

動態路由OSPF

OSPF(Open Shortest Path First 開放式最短路徑優先)是一個內部網關協議(Interior Gateway Protocol,簡稱 IGP), 用於在單一自治系統(Autonomous System,AS)內决策路由。OSPF 性能優於 RIP,是當前域內路由廣泛使用的路由協議。

同樣的,我們需要把剛才配置的 RIP 路由先清除掉。
清除 RIP 路由配置:

直接關閉路由器電源。相當於沒有保存任何配置,然後各接口再按照前面基本配置所述重新配置 IP 等參數
使用 no 命令清除 RIP 路由。在全局配置模式下,各路由器都使用:no router rip 命令進行清除

如下圖:
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交通大學路由器 OSPF 路由配置:

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重慶大學路由器 OSPF 路由配置:

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查看路由錶你可看到標記為 O 的一條路由,O 錶示 OSPF 。

至此,這些 PC 能全部相互 ping 通!

注意

可以在特權模式下使用 debug ip ospf events 開啟 OSPF 診斷(no debug ip ospf events 關閉診斷), 可看到路由器之間發送的 Hello 信息用以診斷當前的鏈路是否發生改變以便進行路由調整(事件觸發而非定時更新!)。

基於端口網絡地址翻譯PAT

網絡地址轉換(NAT,Network Address Translation)被各個 Internet 服務商即 ISP 廣泛應用於它們的網絡中,也包括 WiFi 網絡。 原因很簡單,NAT 不僅完美地解决了 lP 地址不足的問題,而且還能够有效地避免來自網絡外部的攻擊,隱藏並保護網絡內部的計算機。

NAT 的實現方式一般有三種:

靜態轉換: Static NAT
動態轉換: Dynamic NAT
端口多路複用: OverLoad

端口多路複用使用最多也最靈活。OverLoad 是指不僅改變發向 Internet 數據包的源 IP 地址,同時還改變其源端口,即進行了端口地址轉換(PAT,Port Address Translation)。

采用端口多路複用方式,內部網絡的所有主機均可共享一個合法外部 IP 地址實現對 Internet 的訪問,從而可以最大限度地節約IP地址資源。 同時,又可隱藏網絡內部的所有主機,有效避免來自 Internet 的攻擊。因此,目前網絡中應用最多的就是端口多路複用方式。

我們仍然使用重慶交通大學和重慶大學兩個學校的拓撲進行 PAT 實驗。我們需要保證兩個學校的路由已經配置成功,無論使用靜態路由還是動態路由,以下我們給出完整的配置過程:設定這兩個學校的路由器使用 OSPF 協議,模擬交通大學使用內部 IP 地址(192.168.1.0/24),模擬重慶大學使用外部 IP 地址(8.8.8.0/24),兩個路由器之間使用外部 IP 地址(202.202.240.0/24),在交通大學的出口比特置即廣域網口實施 PAT。

拓撲圖中各 PC 配置數據如下:

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交通大學路由器接口(以太網和廣域網)配置如下:

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重慶大學路由器接口(以太網和廣域網)配置如下:

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OSPF配置:

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此時,這些 PC 能全部相互 ping 通!如在交通大學內部使用 PC0(192.168.1.2)來 ping 重慶大學的PC2(8.8.8.2)應該成功。
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下面我們將重慶大學的路由器看著 Internet 中的骨幹路由器,那麼這些路由器將不會轉發內部/私有 IP 地址的包(直接丟弃)。我們通過在重慶大學路由器上實施訪問控制 ACL ,即丟弃來自交通大學(私有 IP 地址)的包來模擬這個丟包的過程。

重慶大學路由器丟包的配置:

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此時,再使用交通大學內部的 PC0(192.168.1.2)來 ping 重慶大學的 PC2(8.8.8.2)就不成功了,會顯示目的主機不可到達(Destination host unreachable)信息。

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下面,我們就開始實施 PAT。即:我們將會在交通大學路由器的出口上將內部/私有 IP 地址轉換為外部/公開 IP,從而包的源 IP 發生了改變,就不會被重慶大學路由器丟弃,因此網絡連通。

交通大學路由器 PAT 配置:
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現在,再次使用交通大學內部的 PC0(192.168.1.2)來 ping 重慶大學的PC2(8.8.8.2)則OK。

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虛擬局域網VLAN

在實際網絡中,可以看到路由器一般比特於網絡的邊界,而內部幾乎全部使用交換機連接。

前面我們分析過,交換機連接的是同一個子網! 顯然,在這樣一個大型規模的子網中進行廣播甚至產生廣播風暴將嚴重影響網絡性能甚至癱瘓。

另外我們也已經知道,其實學校是劃分了 N 多個子網的,那麼這些交換機連接的就絕不是一個子網!這樣矛盾的事情該如何解釋呢?我們實際上使用了支持 VLAN 的交換機!而前述的交換機只是普通的 2 層交換機(或者我們把它當作 2 層交換機在使用。

VLAN(Virtual Local Area Network)即虛擬局域網。通過劃分 VLAN,我們可以把一個物理網絡劃分為多個邏輯網段即多個子網。

劃分 VLAN 後可以杜絕網絡廣播風暴,增强網絡的安全性,便於進行統一管理等。

在 CPT 中構建如下圖所示拓撲:

在這裏插入圖片描述

Cisco 2960 交換機是支持 VLAN 的交換機,共有 24 個 100M 和 2 個 1000M 以太網口。默認所有的接口都在 VLAN 1 中,故此時連接上來的計算機都處於同一 VLAN,可以進行通信。

下面我們就該交換機的 24 個 100M 接口分為 3 個部分,劃分到 3 個不同的 VLAN 中,id 號分別設為 10、20、30,且設置別名(computer、communication、electronic)以利於區分和管理。
交換機 VLAN 配置:

在這裏插入圖片描述

至此,在該交換機上我們就劃分了 3 個 VLAN(不包括缺省的 VLAN 1)。

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各 VLAN 下 PC 的網絡配置及連接的交換機接口如下錶:

在這裏插入圖片描述

此時可以使用 ping 命令進行測試,你會發現只有在同一 VLAN 中的 PC 才能通信,且廣播也局限於該 VLAN。

在這裏插入圖片描述

虛擬局域網管理VTP

前一個實驗我們在交換機上進行了 VLAN 的規劃和劃分。但在實際應用中,我們絕不允許在這些支持VLAN的交換機上進行隨意的 VLAN 劃分,如此將造成管理混亂!VLAN的劃分必須得到統一的規劃和管理,這就需要 VTP 協議。

VTP(VLAN Trunk Protocol)即 VLAN 中繼協議。VTP 通過 ISL 幀或 Cisco 私有 DTP 幀(可查閱相關資料了解)保持 VLAN 配置統一性,也被稱為虛擬局域網幹道協議,它是思科私有協議。 VTP 統一管理、增加、删除、調整VLAN,自動地將信息向網絡中其它的交換機廣播。

此外,VTP 减小了那些可能導致安全問題的配置,只要在 VTP Server 做相應設置,VTP Client 會自動學習 VTP Server 上的 VLAN 信息。

為演示 VTP,重新構建如下拓撲結構:

在這裏插入圖片描述

注意:
作為幹線,兩個 2960 交換機和核心的 3560 交換機應該使用 Gbit 口相連。這雖然不是必須,但現實中這樣連接性能最好。
3560 交換機是網絡中的核心交換機,我們將其作為 VTP Server,VTP 域及 VLAN 將在其上創建和管理。
兩個 2960 交換機是是局域網中的匯聚層/接入層交換機,將作為 VTP Client,可决定加入的 VTP 域和 VLAN。

目前該網絡都屬於 VLAN 1,也即這些 PC 是可以相互通信的。前面說過,無論對於性能、管理還是安全等而言,現實中我們必須進行 VLAN 劃分。

現在我們的要求是:新建兩個 VLAN,然後讓 PC0 和 PC1 屬於 VLAN 2,PC1 和 PC3 屬於 VLAN 3。

我們將在核心交換機 3560上進行如下工作:

設置為 server 模式,VTP 域為 cqjtu
新建 VLAN 2,網絡號 192.168.1.0/24,網關 192.168.1.1
新建 VLAN 3,網絡號 192.168.2.0/24,網關 192.168.2.1

3560 VTP Server 配置:

在這裏插入圖片描述

我們將在左邊交換機 2960A 上進行如下工作:

加入名為 cqjtu 的 VTP 域
配置與核心交換機 3560 連接的千兆接口 g0/1 為 trunk 模式
將接口 f0/1 劃分到 VLAN 2 中
將接口 f0/2 劃分到 VLAN 3 中

2960A(左邊) VTP Client 配置:

在這裏插入圖片描述

我們將在右邊交換機 2960B 上進行同樣的工作:

加入名為 cqjtu VTP 域
配置與核心交換機 3560 連接的千兆接口 g0/1 為 trunk 模式
將接口 f0/1 劃分到 VLAN 2 中
將接口 f0/2 劃分到 VLAN 3 中

2960B(右邊) VTP Client 配置:

在這裏插入圖片描述

至此,各交換機配置完畢。

此時在 3 個交換機的特權模式下,都可使用show vtp status命令查看 VTP 狀態,使用show vlan命令查看 VLAN 狀態

各 PC 連接的交換機和接口以及網絡配置如下:

在這裏插入圖片描述

至此,VTP 配置完成。同 VLAN 可以 ping 通,而不同 VLAN 不行(即使在同一交換機下,如從 PC0 到 PC1),且能够方便的統一規劃和管理。

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* 試一試
使用 PC0(192.168.1.2) ping PC1(192.168.2.2) 的結果如何?使用 PC0 ping PC2 的結果如何?想想為什麼?
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PC0(192.168.1.2) ping PC1(192.168.2.2)沒有成功,PC0 ping PC2成功! 因為:PC0和PC1處於不同的VLAN中故ping不通,PC0和PC2處於同一VLAN中故能ping通!

VLAN間的通信

VTP 只是給我們劃分和管理 VLAN 提供了方便,由上面的測試得知,目前我們仍然不能在 VLAN 間通信。

因為默認的,VLAN 間是不允許進行通信,此時我們需要所謂的獨臂路由器在 VLAN 間為其進行轉發!

我們使用的核心交換機 3560 是個 3 層交換機,可工作在網絡層,也稱路由交換機,即具有路由功能,能進行這種轉發操作。
3560 交換機配置:

在這裏插入圖片描述

* 試一試

現在再使用 PC0(192.168.1.2) ping PC1(192.168.2.2) 的結果如何?使用 PC0 ping PC2 的結果如何?
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由上圖可知:
PC0(192.168.1.2) ping PC1(192.168.2.2)成功,PC0 ping PC2成功!

DHCP,DNS及web服務器簡單配置

動態主機配置 DHCP、域名解析 DNS 以及 Web 服務在日常應用中作用巨大,我們構建如下簡單的拓撲來進行練習。
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該拓撲中,服務器及客戶機都連在同一交換機上。為簡單起見,服務器 Server-PT 同時作為 DHCP、DNS 以及 Web 服務器,各客戶機無需配置,將自動獲取網絡配置。

點擊 CPT 拓撲圖中的 Server 圖標,設置其靜態 IP 地址為 19.89.6.4/24,然後選擇 Service 進行如下相關配置:

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配置如下:

在這裏插入圖片描述
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試一試

先查看各 PC,看看是否獲得網絡配置
因為我們在 DNS 服務器中把穀歌和百度的 IP 都設為了 19.89.6.4,即 Server-PT,所以,如果打開 PC0 的瀏覽器,輸入 www.google.com 或者 www.baidu.com,我們都應該看到默認的 Server-PT 這個 Web 服務器的主頁(你也可進行編輯)

獲得網絡配置:
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訪問www.baidu.com
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WLAN初步配置

WLAN 即 WiFi 當前也是廣泛的應用在各種場景。

我們通過構建如下拓撲的一個家庭 WLAN 來練習一下其相關的配置:

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詳細配置
PC端換無線網卡
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PC動態主機配置(DHCP)
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無線路由器端配置:

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安全性:可根據個人愛好設置

注意

筆記本及臺式機默認只有有線網卡,請先關機,在關機狀態下删除有線網卡,添加無線網卡,然後再開機。

一般地,我們需要配置無線路由器的基本網絡配置(IP、掩碼、網關、DNS 等,現實中多為自動獲取),然後再配置無線路由器的無線訪問部分如連接密碼及加密類型等,並開啟 DHCP 功能等。

總結

通過本次CPT實驗的學習,我對網絡有了全新的認識,(今年回家就去鼓搗我家的無線路由器),自己也小結了一些東西,比如說沒有掩碼的ip地址是無意義的(沒有掩碼沒有網絡號),沒有網關的信息是不能稱為WAN的(不能出子網,不能滿足廣域網的概念),沒有DNS的網絡是難推廣和難記的(你要直接記住ip地址才能訪問)等等,此外也對各種主機的配置如更換網卡有了一些了解,對集線器,交換機,路由器等也有了深刻的認識。除此之外也提高自己查閱資料以及自學的能力,此次實驗受益頗深。

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