数据通信网络技术实验报告一

数据通信网络技术实验一
一、实验目的：
1.掌握网络设备的基本操作和日常维护；
2.了解生成树协议spanning tree protocal的基本概念基本原理，掌握stp的基本配置步骤；
3.了解vlan的基本概念和基本原理，掌握vlan的基本配置步骤。

二、实验要求：
1.根据实验的任务要求，参考实验指导材料，完成实验，输入操作命令，观察输出结果，
详细记录每个步骤的操作结果；
2.在两台交换机的相应端口上开启STP，避免环路的出现，记录每个步骤的操作结果；
3.两台交换机分别划分两个valn：vlan10、vlan20，要求同vlan能够跨越交换机互通，
详细记录每个步骤的操作结果。

三、实验原理：
1.STP协议的基本概念和基本原理
基本定义：
STP（Spanning-Tree Protocol），中文称生成树协议作用是能够发现并自动消除冗余网络拓扑中的环路。

它由规范IEEE 802.1D 规定，是指通过生成树的算法，暂时切断所有冗余的连接，使网络拓扑生成一个树的结构，消除网络循环，即保证从树的一点到其它任何一点只有一条路径。

STP 使用一种称为网桥协议数据单元BPDU （bridge protocol data unit ），它携带一些必要的信息在整个网络中进行多目广播，通过BPDUs的信息，完成生成树。

基本原理：
①所有连接的网桥通过多播发送BPDUs，通告自己的网桥ID，找到具有最低网桥ID 网桥，并选举这个网桥为根网桥（Root），即“树干”；
②计算非根网桥到根网桥的路径开销（cost），选择与根网桥连接的具有最低开销的端口为根端口（root port ）；
③选择其他网桥到根网桥具有最低路径开销的端口为指定端口（designated port），该网桥为指定网桥（designated bridge ），其他与根网桥相连的端口为非指定端口（Nondesignated port）；
④设置根端口、指定端口转发数据（forwarding) ，非指定端口阻塞(blocking) 。

2.Vlan的基本概念和基本原理
基本概念：
VLAN（Virtual Local Area Network ）即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的技术划分。

Vlan的主要作用是隔离广播域。

基本原理：
Vlan设置主要通过报文的属性和端口的属性来区分接收和发送报文时所进行的操作，也就是通过定义报文的属性和端口设置vlan，实现隔离广播域，具体方式如下：根据收到的报文属性判断交换机接收报文时需要判断报文在哪个vlan中转发tag 报文——按照tag 中vid标识转发
untag报文——按照接收端口所在vlan 转发
根据发送端口的vlan 属性判断交换机发送报文时需要判断是否携带vid标记access端口——发送untag报文
trunk端口——发送tag 报文
其中，
报文的类型：
不带标签的报文untag：
带标签的报文tag：
端口的类型：
Access：发送不带标签的报文，一般与pc、server 相连时使用
Trunk：发送带标签的报文，一般用于交换机级联端口传递多组vlan 信息时使用
四、实验内容及结果记录分析
1、STP配置实验
网络拓扑：
实验步骤：
（1）按照上图联好交换机和电脑，将电脑的网卡设置ip地址172.1.1.0/24网段（如172.1.1.3 255.255.255.0; 172.1.1.4 255.255.255.0）, 用Ping检测网络是否可达？
实验结果及分析:
可以ping通，因为3928和2826间只有一条连线，不存在环路带来的广播风暴、帧的重复复制或交换机MAC 地址表的不稳定等问题，并且交换机不隔离广播域。

（2）在两个交换机之间加一条冗余的网线，用Ping命令检测网络是否可达（观测一分钟）。

实验结果及分析:
加上一条冗余网线后，开始可以ping通，一段时间会出现ping不通的情况，这是因为3928和2826之间加入冗余网线后出现了环路，造成了线路的不稳定。

（3）启动stp，
3928：
ZXR10(config)#spanning-tree enable
2826：
（cfg）#set stp enable
在启动stp之后，观察网络是否可达并查看STP 信息
3928
ZXR10#show spanning-tree instance 0
2826
#show stp instance
实验结果及分析：
3928：
2826：
在设置完STP后发现网络可达，主要是由于STP协议可以实现指定的端口转发数据和指定的端口阻塞数据，克服环路带来的影响。

（4）拔去原来位于交换机之间转发端口之间的网线，观察网络是否可达并再次查看STP信息
实验结果及分析：
一开始ping不通，过一段时间后可以ping通
阻塞的端口并没有被禁止，只是不转发数据，但能接收STP 呼入的帧，一旦网络拓扑发生变化，比如转发数据的端口或线路失效，阻塞的端口很快转换为转发状态，使网络连通，继续转发数据，这也是冗余备份的基本原理。

但是线路在断开到再次连通之间需要一段时间，称为收敛。

2、VLAN配置实验
拓扑网络：
实验步骤：
配置2826和3928的Vlan
2826和3928的10、11、12端口属于vlan10, 端口13、14属于vlan20，端口24属于Trunk 端口，承载Vlan 10, Vlan20。

设置电脑为172.1.1.0/24网段
3928：
ZXR10(config)# vlan 10 启动vlan10
ZXR10(config-vlan10)#switchport pvid fei_1/10
ZXR10(config-vlan10)#switchport pvid fei_1/11
ZXR10(config-vlan10)#switchport pvid fei_1/12 将fei_1/10、11、12端口设为
vlan10的access
ZXR10(config-vlan10)#exit
ZXR10(config)#interface fei_1/24 进入端口fei_1/24配置模式
ZXR10(config-if)#switchport mode trunk 设置fei_1/24端口为Trunk端口
ZXR10(config-if)#switchport trunk vlan 10 fei_1/24Trunk端口承载vlan10
ZXR10(config-if)#exit
ZXR10(config)# vlan 20 启动vlan20
ZXR10(config-vlan20)#switchport pvid fei_1/13
ZXR10(config-vlan20)#switchport pvid fei_1/14 将fei_1/13、14端口设为
vlan10的access
ZXR10(config-vlan20)#exit
ZXR10(config)#interface fei_1/24 进入端口fei_1/24配置模式
ZXR10(config-if)#switchport mode trunk 设置fei_1/24端口为Trunk端口
ZXR10(config-if)#switchport trunk vlan 10 fei_1/24Trunk端口承载vlan20
ZXR10(config-if)#exit
2826:
（cfg）#set vlan 10 enable 在交换机上启用Vlan 10
（cfg）#set vlan 10 add port 10 untag
（cfg）#set port 10 pvid 10 设置vlan10中的端口10
（cfg）#set vlan 10 add port 11 untag
（cfg）#set port 11 pvid 10 设置vlan10中的端口11
（cfg）#set vlan 10 add port 12 untag
（cfg）#set port 12 pvid 10 设置vlan10中的端口12
（cfg）#set vlan 10 add port 24 tag 设置24端口为vlan40成员，转
发带标签的帧
（cfg）#set vlan 20 enable 在交换机上启用Vlan 20
（cfg）#set vlan 20 add port 13 untag
（cfg）#set port 13 pvid 20 设置vlan20中的端口13
（cfg）#set vlan 20 add port 14 untag
（cfg）#set port 14 pvid 20 设置vlan20中的端口14
（cfg）#set vlan 20 add port 24 tag 设置24端口为vlan40成员，转
发带标签的帧
将pc接入到两台交换机上，验证实验结果。

看不同交换机的相同vlan是否通，不同交换机的不同vlan是否通。

依据Vlan理论判断配置是否正确，为什么？当互通性正确时再查看vlan信息，进一步验证配置结果。

实验结果及分析：
接入PC后验证相同交换机的相同vlan可以ping通，而不同交换机的不同vlan不可以ping通。

根据vlan理论该设置是正确的，因为vlan的作用就是隔离广播域。

Vlan 信息如下：
可见与要求的设置相同，配置正确。