计算机网络课程设计实验报告 华北电力大学科技学院

课程设计报告

(2013--2014年度第2学期)

名称：《计算机网络》课程设计题目：互联网模拟

院系：信息工程系

班级：计算机11K1

学号：

学生姓名：

指导教师：赵惠兰张长明

设计周数：1周

成绩：

日期：2014年6月13日

《计算机网络》课程设计

任务书

一、目的与要求

1．目的

将网络基本原理及基本概念用于实际，将书本上抽象的概念与具体的实现技术结合起来，使学习深化，培养学生对基本原理的应用能力以及实际动手能力。

2．要求

独立完成课程设计题目以及课程设计报告。报告应包括设计思路、网络拓扑图、开发中遇到的问题以及解决方法。

二、主要内容

1.网络设备认知及基本配置操作

（1）了解路由器、交换机等网络设备结构。

（2）完成以下实验，掌握路由器、交换机等的配置方法，理解相关网络协议。

1交换机的基本配置；

2路由器的基本操作；

3OSPF基本配置；

4RIP v2配置；

5静态路由配置；

6跨交换机实现VLAN;

7利用单臂路由实现VLAN间路由；

8广域网协议的封装。

2.互联网的模拟

（1）结合实验环境，提出模拟网络互联需求，设计并完成组网，要求尽最大可能利用实验资源。

1网络物理拓扑结构设计及IP地址分配；

2网络逻辑拓扑结构设计；

（2）网络设备配置实现

按步骤（1）所设计的网络拓扑进行设备连接并配置。配置内容包括路由选择协议OSPF配置，VLAN划分等，并进行测试。

3.基于模拟互联网的网络协议分析。在上面设计并实现的网络环境下，完成如下协议分析：

1以太网数据链路层帧格式分析；

2TCP传输控制协议分析；

3FTP协议分析。

三、进度计划

序号设计内容完成时间备注1网络设备认知及配置操作第一天

2模拟环境设计及网络设备配置第二、三天

3基于模拟互联网的网络协议分析第四天

4验收、撰写课程设计报告第五天

四、设计成果要求

1．网络配置拓扑图准确，配置结果测试成功；

2．网络协议分析准确；

2．课程设计报告格式规范，内容详实。

五、考核方式

考勤、验收和课程设计报告。

学生姓名：

指导教师：

2014年6月9日

实验一网络设备认知及基本配置操作

一、交换机的基本配置

1、实验目的：

掌握交换机命令行各种操作模式的区别，能够使用各种帮助信息，以及用命令进行基本的配置。

2、实验原理：

交换机的管理方式基本分为两种：带内管理和带外管理。通过交换机的Console口管理交换机属于带外管理，不占用交换机的网络接口，其特点是需要使用配置线缆，近距离配置。第一次配置交换机时必须利用Console端口进行配置。

交换机的命令行操作模式，主要包括：用户模式、特权模式、全局配置模式、端口模式等几种。

3、实验步骤：

（1）交换机各个操作模式直接的切换

（2）交换机命令行界面基本功能

（3）配置交换机的名称和每日提示信息

（4）配置接口状态

（5）查看交换机的系统和配置信息

（6）保存配置

4、实验结果：

二、路由器的基本操作

1、实验目的：

理解路由器的工作原理，掌握路由器的基本操作。

2、实验原理：

路由器的管理方式基本分为两种：带内管理和带外管理。通过路由器的Console口管理路由器属于带外管理，不占用路由器的网络接口，但特点是线缆特殊，需要近距离配置。第一次配置路由器时必须利用Console进行配置，使其支持telnet远程管理。

3、实验步骤：

路由器命令行的基本功能

配置路由器的名称和每日提示信息

配置路由器的接口并查看接口配置

查看路由器的配置

4、实验结果：

三、OSPF基本配置

1、实验目的：

掌握在路由器上配置OSPF单区域。

2、原理：

OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先）协议，是目前网络中应用最广泛的路由协议之一。属于内部网关路由协议，能够适应各种规模的网络环境，是典型的链路状态（link-state）协议。

OSPF路由协议通过向全网扩散本设备的链路状态信息，使网络中每台设备最终同步一个具有全网链路状态的数据库（LSDB），然后路由器采用SPF算法，以自己为根，计算到达其他网络的最短路径，最终形成全网路由信息。

OSPF属于无类路由协议，支持VLSM（变长子网掩码）。OSPF是以组播的形式进行链路状态的通告的。

在大模型的网络环境中，OSPF支持区域的划分，将网络进行合理规划。划分区域时必须存在area0（骨干区域）。其他区域和骨干区域直接相连，或通过虚链路的方式连接。3、实验步骤：

在路由器和三层交换机配置IP地址

配置OSPF路由协议

验证测试

4、实验结果：

四、RIP v2配置

1、实验目的：

理解RIP两个版本之间的区别，掌握如何配置RIPv2。

2、实验原理：

RIP协议有两个版本RIPv1和RIPv2。

RIPv1属于有类路由协议，不支持VLSM（变长子网掩码），RIPv1是以广播的形式进行路由信息的更新的；更新周期为30秒。

RIPv2属于无类路由协议，支持VLSM（变长子网掩码），RIPv2是以组播的形式进行路由信息的更新的，组播地址是224.0.0.9。RIPv2还支持基于端口的认证，提高网络的安全性。

3、实验步骤：

配置两台路由器的主机名、接口IP地址

在两台路由器上启用RIPv2，但不关闭自动汇总

查看路由表

关闭自动路由汇总

查看RIP配置信息，路由表

测试网络连通性

用debug命令观察路由器接收和发生路由更新的情况

4、实验结果：

五、静态路由配置

1、实验目的：

理解静态路由的工作原理，掌握如何配置静态路由

2、实验原理：

路由器属于网络层设备，能够根据IP包头的信息，选择一条最佳路径，将数据包转发出去。实现不同网段的主机之间的互相访问。

路由器是根据路由表进行选路和转发的。而路由表里就是由一条条的路由信息组成。路由表的产生方式一般有3种：

（1）直连路由：给路由器接口配置一个IP地址，路由器自动产生本接口IP所在网段的路由信息。

（2）静态路由：在拓扑结构简单的网络中，网管员通过手工的方式配置本路由器未知网段的路由信息，从而实现不同网段之间的连接。

（3）动态路由协议学习产生的路由：在大规模的网络中，或网络拓扑相对复杂的情况下，通过在路由器上运行动态路由协议，路由器之间互相自动学习产生路由信息。

3、实验步骤：

（1）配置路由器的名称、接口IP地址和时钟

（2）配置静态路由

（3）查看路由表和接口配置

（4）测试网络连通性

4、实验结果：

六、跨交换机实现VLAN

1、实验目的：

掌握如何在交换机上划分基于端口的VLAN、如何给VLAN内添加端口，理解跨交换机之间VLAN的特点。

2、实验原理：

VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）是指在一个物理网段内，进行逻辑的划分，划分成若干个虚拟局域网。VLAN最大的特性是不受物理位置的限制，可以进行灵活的划分。VLAN具备了一个物理网段所具备的特性。相同VLAN内的主机可以互相直接访问，不同VLAN间的主机之间互相访问必须经由路由设备进行转发。广播数据包只可以在本VLAN内进行传播，不能传输到其他VLAN中。

Port Vlan是实现VLAN的方式之一，Port Vlan是利用交换机的端口进行VLAN的划分，一个端口只能属于一个VLAN。

Tag Vlan是基于交换机端口的另外一种类型，主要用于实现跨交换机的相同VLAN内主机之间可以直接访问，同时对于不同VLAN的主机进行隔离。Tag Vlan遵循了IEEE802.1q 协议的标准。在利用配置了Tag vlan的接口进行数据传输时，需要在数据帧内添加4个字节的802.1q标签信息，用于标识该数据帧属于哪个VLAN，以便于对端交换机接收到数据帧后进行准确的过滤。

3、实验步骤：

（1）配置两台交换机的主机名

（2）在三层交换机上划分VLAN添加端口

（3）在二层交换机上划分VLAN添加端口

（4）设置交换机之间的链路为Trunk

（5）查看VLAN和Trunk的配置

（6）验证配置

4、实验结果：

七、利用单臂路由实现VLAN间路由

1、实验目的：

掌握如何路由器端口上划分子接口、封装Dot1Q（IEEE802.1Q）协议，实现VLAN间的路由。

2、实验原理：

在交换网络中，通过VLAN对一个物理网络进行了逻辑划分，不同的VLAN之间是无法直接访问的，必须通过三层的路由设备进行连接。一般利用路由器或三层交换机来实现不同VLAN之间的互相访问。

将路由器和交换机相连，使用IEEE802.1Q来启动一个路由器上的子接口成为干道模式，就可以利用路由器来实现VLAN之间的通信。

路由器可以从某一个VLAN接收数据包并且将这个数据包转发到另外的一个VLAN，要实施VLAN间的路由，必须在一个路由器的物理接口上启用子接口，也就是将以太网物理接口划分为多个逻辑的、可编址的接口，并配置成干道模式，每个VLAN对应一个这种接口，这样路由器就能够知道如何到达这些互联的VLAN。

3、实验步骤：

（1）配置交换机的主机名、划分VLAN和添加端口、设置Trunk

（2）在路由器上设置名称、划分子接口、配置IP地址

（3）查看交换机的VLAN和Trunk配置

（4）查看路由器的路由表

（5）测试网络连通性

4、实验结果：

八、广域网协议的封装

1、实验目的：

掌握广域网协议的封装类型和封装方法

2、实验原理：

常见广域网专线技术有，DDN专线、PSTN/ISDN专线、帧中继专线、X.25专线等。数据链路层提供各种专线技术的协议，主要有PPP、HDLC、X.25、Frame-relay以及ATM等。

3、实验步骤：

路由器基本配置

封装HDLC

封装PPP

4、实验结果：

实验二互联网的模拟

一、设计目的与要求

目的：将网络基本原理及基本概念用于实际，将书本上抽象的概念与具体的实现技术结合起来，使学习深化，培养学生对基本原理的应用能力以及实际动手能力。

要求：独立完成课程设计题目以及课程设计报告。报告应包括设计思路、网络拓扑图、开发中遇到的问题以及解决方法。

二、设计正文

1、网络拓扑图

1、说明：在交换机S2628-9-1(S2868G-I)上划分VLAN10与VLAN20并添加端口。

在路由器RSR20-9-1(RSR20-14E)的接口ge0/1上划分两个子接口，配置ip地址两个路由RSR20-9-1(RSR20-14E)、RSR20-9-2(RSR20-14E)之间存在静态连接

四台PC的IP分别为：

PC51：191.168.80.5PC52：191.168.90.10

PC53：191.168.10.5PC54：191.168.10.10

本地连接1IP:

PC51：192.168.1.91PC52：192.168.1.92

PC53：192.168.1.93PC54：192.168.1.94

2、地址分配：

路由器R1S2端地址：191.168.60.1

路由器R1S3端地址：191.168.50.2

路由器R1与路由器R2间的地址：191.168.20.2

路由器R1与两层交换机1间接口ge0/1

子接口10地址：191.168.80.2

子接口20地址：191.168.90.2

路由器R2S2端地址：191.168.70.1

路由器R2S3端地址：191.168.30.1

路由器R2与路由器R1间的地址：191.168.20.1

路由器R2与两层交换机2间的地址：191.168.10.1

PC1地址：191.168.80.5网关：191.168.80.2

PC2地址：191.168.90.10网关：191.168.90.2

PC3地址：191.168.10.5网关：191.168.10.1

PC4地址：191.168.10.10网关：191.168.10.1 VLAN10地址：191.168.80.2

VLAN20地址：191.168.90.2

3、路由器的配置

路由器R1的OSPF配置（代码）：

R1(config)#interface S2/0

R1(config-if)#ip address191.168.60.1255.255.255.0 R1(config-if)#no shutdown

R1(config-if)#exit

R1(config)#interface S3/0

R1(config-if)#ip address191.168.50.2255.255.255.0 R1(config-if)#no shutdown

R1(config-if)#exit

R1(config)#interface gi0/1

R1(config-if)#no ip address

R1(config-if)#no shutdown

R1(cconfig-if)#exit

R1(config)#interface gi0/1.10

R1(config-if)#encapsulation dot1Q10

R1(config-if)#ip address191.168.80.2255.255.255.0 R1(config-if)#no shutdown

R1(config-if)#exit

R1(config#interface ge0/1.20

R1(config-if)#encapsulation dot1Q20

R1(config-if)#ip address191.168.90.2255.255.255.0

R1(config-if)#no shutdown

R1(config-if)#exit

R1(config)#interface gi0/0

R1(config-if)#ip address191.168.20.2255.255.255.0

R1(config-if)#no shutdown

R1(config-if)#exit

R1(config)#router ospf

R1(config-router)#network191.168.20.00.0.0.255area0 R1(config-router)#network191.168.50.00.0.0.255area0 R1(config-router)#network191.168.60.00.0.0.255area0 R1(config-router)#network191.168.80.00.0.0.255area0 R1(config-router)#network191.168.90.00.0.0.255area0 R1(config-router)#end

路由器R2的OSPF配置（代码）：

R2(config)#interface S2/0

R2(config-if)#ip address191.168.70.1255.255.255.0

R2(config-if)#no shutdown

R2(config-if)#exit

R2(config)#interface S3/0

R2(config-if)#ip address191.168.30.1255.255.255.0

R2(config-if)#no shutdown

R2(config-if)#exit

R2(config)#interface gi0/1

R2(config-if)#ip address191.168.20.1255.255.255.0

R2(config-if)#no shutdown

R2(config-if)#exit

R2(config)#interface gi0/0

R2(config-if)#ip address191.168.10.1255.255.255.0

R2(config-if)#no shutdown

R2(config-if)#exit

R2(config)#router ospf

R2(config-router)#network191.168.20.00.0.0.255area0

R2(config-router)#network191.168.30.00.0.0.255area0 R2(config-router)#network191.168.10.00.0.0.255area0 R2(config-router)#network191.168.70.00.0.0.255area0 R2(config-router)#end

交换机S2628-9-1配置（代码）：

L2-SW(config)#vlan10

L2-SW(config-vlan)#name xpc

L2-SW(config-vlan)#vlan20

L2-SW(config-vlan)#name hz

L2-SW(config-vlan)#exit

L2-SW(config)#interface range fa0/1

L2-SW(config-if-range)#switchport mode access

L2-SW(config-if-range)#switchport access vlan10

L2-SW(config-if-range)#exit

L2-SW(config)#interface range fa0/3

L2-SW(config-if-range)#switchport mode access

L2-SW(config-if-range)#switchport access vlan20

L2-SW(config-if-range)#exit

L2-SW(config)#interface fastEthernet0/2

L2-SW(config-if)#switchport mode trunk

L2-SW(config-if)#end

三、各路由器的路由表和VLAN配置

R1的路由表

R2的路由表

VLAN划分：

跟踪路径：

实验三基于模拟互联网的网络协议分析

一、实验内容：

配置应用服务器（Web服务器或FTP服务器），通过抓包工具分别在服务器端和客户端捕获数据帧；

分别从数据链路层、网络层、运输层及应用层对捕获到的数据帧进行分析，掌握数据传输过程。

二、实验步骤

从客户端抓的包

从服务器端抓到的包

1)如图，主机T3（192.168.4.100）先向目标主机T2（192.168.3.101）发送“[SYN]

SEQ=3883111724”连接请求；

2)目标主机T2向请求主机发回确认，并向主机T2发出自己的SYN包，如图“[SYN，

ACK]SEQ=13282ACK=3883111725”;

最后主机T2再向主机T3发回“[SYN]ACK=1328191528”。

从客户端发往主机的包以128为生命周期。其源IP为192.168.92.10，目的IP为192.168.80.5。在传送过程中，每经过一个路由器就把该包的生命期减1，直至到达目的主机或者将生命期耗尽。

该包携带的信息为客户端的源端口号6675，主机的目的端口号21，序列号3883111724和长度。

TCP断开连接

1)主机T1要终止连接，发送序列号为p的段，FIN置位，同时确认此前收到的段；

2)主机T2收到主机A发送的段后，发送ACK段，确认号为p+1，同时关闭连接。同

时主机B发送序列号为q的段，FIN置位，通知连接关闭。主机A收到主机B发送

的段后，发送ACK段，确认号为q+1，同时关闭连接。

实验总结：

在本次试验中学到了很多实际的知识，首先是认识性实验，其中包括了下一步设计实验中所需要的基本操作，由于每个实验都有很详细的步骤，因此完成的非常顺利，也没有遇到过什么困难，其中有些实验后面用不到，因此只做了基本的操作，只有路由器的配置、交换机的配置、ospf设置等几个做了详细的研究。

其次是互联网的模拟，主要的部分在于拓扑图的设计和IP的分配上。由于开始认识不足，设计的拓扑非常的复杂，比如用三层交换机当成核心交换机后来设置VLAN，还有将路由器连接了三四个端口，由于这些错误导致进度很慢。在一步步尝试修改后，拓扑图变得较为简单可行，路由器通过使用串口来解决多端口问题。我们遇到最大的问题则是在PC的IP 分配上，由于开始没有认识到要按照拓扑图上对应的PC来分配地址，只是随机给四台电脑分配，所以连好拓扑分好IP配置好后，PC之间怎么也ping不通，而其他的都可以ping通，但是我们始终没有意识到是PC的问题，以为是其他原因，因此花费了相当多的时间在修改拓扑图，修改IP上，最后实在没有办法，请教老师才终于解决了问题。

最后是抓包分析，这个实验我们做的很快，主要的重心还是在分析上面。以前只听说过抓包，却不明白其中的道理，通过自己做实验，让我把那些死板的知识变的活跃了，非常珍惜这些让我们能够自己动手的机会。

感谢老师和同学们的细心指导与帮助，让我们的实验得以顺利完成。