網(wǎng)絡(luò)層實(shí)驗(yàn)電子課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)層實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目4.1ARP協(xié)議分析4.2路由表與IP數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)4.3RIP配置與分析4.4OSPF配置與分析4.5VLAN互連與三層交換機(jī)4.6網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換24.1ARP協(xié)議分析3一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)習(xí)使用ARP相關(guān)命令。（2）理解ARP協(xié)議的作用，掌握ARP的工作原理。44.1ARP協(xié)議分析二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）分析同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信時(shí)ARP的工作過程。（2）分析不同網(wǎng)絡(luò)間通信時(shí)ARP的工作過程。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?分析同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信時(shí)ARP的工作過程查看并分析在LSW1接口Ethernet0/0/3上捕獲的ARP和ICMP分組，觀察ARP分組交互過程及分組結(jié)構(gòu)。

通過抓包分析，畫出ARP分組的轉(zhuǎn)發(fā)走向6分析不同網(wǎng)絡(luò)間通信時(shí)ARP的工作過程由PC1pingPC3，在R1的接口GE0/0/0和GE0/0/1上抓包；觀察ARP分組交互過程及分組結(jié)構(gòu)；畫出ARP分組的轉(zhuǎn)發(fā)走向。7實(shí)驗(yàn)小結(jié)（1）在本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信時(shí)，ARP直接詢問目的地IP地址對應(yīng)的MAC地址，將IP數(shù)據(jù)報(bào)直接發(fā)送目的主機(jī)，即直接交付；（2）跨網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，ARP只需詢問網(wǎng)關(guān)IP地址對應(yīng)的MAC地址，將IP數(shù)據(jù)報(bào)交給網(wǎng)關(guān)，由路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，即間接交付；（3）ARP請求使用的是數(shù)據(jù)鏈路層廣播，而ARP響應(yīng)使用的是數(shù)據(jù)鏈路層單播。8思考題（1）ARP表項(xiàng)的生存時(shí)間設(shè)置的長短，對網(wǎng)絡(luò)性能有何影響？9104.2路由表與IP數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）理解路由表的作用與IP數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)過程。（2）掌握路由器靜態(tài)路由的配置方法。（3）理解路由聚合和最長前綴匹配的原理和作用。114.2路由表與IP數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）直連路由實(shí)驗(yàn)。（2）靜態(tài)路由實(shí)驗(yàn)。（3）路由聚合實(shí)驗(yàn)。（4）最長前綴匹配實(shí)驗(yàn)。12網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淦渲蠵C2和PC5的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)置為R1，PC3的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)置為R2。13為路由器添加接口卡三臺路由器（選用AR1220），修改路由器設(shè)備名為AR1220添加4GEW-T接口卡直連路由實(shí)驗(yàn)（1）清空R1的ARP緩存，使用Ping命令，分別測試PC1到PC2和PC1到PC3的連通性，并在R1的GE0/0/1接口抓包分析ARP和ICMP報(bào)文。（2）查看R1的路由表，分析PC1能Ping通PC2，但Ping不通PC3的原因。（3）分析PC1pingPC2的的5個(gè)分組中第一個(gè)分組超時(shí)的原因。14靜態(tài)路由實(shí)驗(yàn)（1）給R1和R2增加靜態(tài)路由，使網(wǎng)1、網(wǎng)2和網(wǎng)3之間互通。（2）查看R1和R2路由表，檢查路由表是否配置成功。（3）測試靜態(tài)路由，驗(yàn)證靜態(tài)路由的作用。15路由聚合實(shí)驗(yàn)（1）為R1和R2各增加一條聚合路由

使網(wǎng)絡(luò)1、網(wǎng)絡(luò)2、網(wǎng)絡(luò)3可達(dá)網(wǎng)絡(luò)4、網(wǎng)絡(luò)5、網(wǎng)絡(luò)6、網(wǎng)絡(luò)7。（2）為R3增加一條默認(rèn)路由，網(wǎng)絡(luò)4、網(wǎng)絡(luò)5、網(wǎng)絡(luò)6、網(wǎng)絡(luò)7可達(dá)網(wǎng)絡(luò)1、網(wǎng)絡(luò)2、網(wǎng)絡(luò)3。16最長前綴匹配實(shí)驗(yàn)（1）將R2的接口GE2/0/0與LSW7的接口GE0/0/2連接，并為R2的接口GE2/0/0配置IP地址。（2）在R2增加一條特定主機(jī)路由，使到PC6的IP數(shù)據(jù)報(bào)必須經(jīng)過R3的接口GE2/0/3。（3）PC1pingPC6，在路由器R3的接口GE2/0/3和GE0/0/0同時(shí)抓包分析ICMP分組，以驗(yàn)證結(jié)果。（4）用“tracert”命令分別測試從PC1到PC6、PC7、PC8和PC9之間的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并解釋結(jié)果。17實(shí)驗(yàn)小結(jié)（1）IP數(shù)據(jù)報(bào)在路由器中轉(zhuǎn)發(fā)行為分為兩種：直接交付和間接交付。目的IP地址屬于直接連接的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，直接交付給目的主機(jī)，否則轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳路由器進(jìn)行間接交付。（2）靜態(tài)路由表由網(wǎng)絡(luò)管理員在路由器中手動(dòng)配置，能對路由的行為進(jìn)行精確的控制，但不能對網(wǎng)絡(luò)的改變作出反應(yīng)。（3）路由聚合和默認(rèn)路由能減少路由表項(xiàng)，減少查找路由時(shí)間。18思考題（1）如果將PC4的IP地址設(shè)置為128.30.33.144/25，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)為128.30.33.1。PC1pingPC4會(huì)有什么結(jié)果？若在PC1的接口Ethernet0/0/1捕獲ARP和ICMP分組，會(huì)有什么結(jié)果？分析原因。194.3RIP配置與分析20一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握RIP協(xié)議的基本配置方法。（2）理解RIPv1與RIPv2協(xié)議的區(qū)別。（3）分析并理解RIP協(xié)議的工作原理。214.3RIP配置與分析二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）RIPv1的基本配置。（2）RIPv2的基本配置。（3）驗(yàn)證水平分割功能。RIP的慢收斂現(xiàn)象（4）驗(yàn)證RIP的慢收斂問題。22網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?3

配置RIPv1并分析配置RIPv1并驗(yàn)證配置的有效性捕獲并分析RIPv1報(bào)文24

配置RIPv2并分析配置RIPv2捕獲并分析RIPv1報(bào)文25

驗(yàn)證水平分割功能恢復(fù)RIPv1捕獲并分析水平分割起的作用26

驗(yàn)證RIP的慢收斂問題禁止啟用水平分割功能捕獲并分析RIP的路由環(huán)路現(xiàn)象X實(shí)驗(yàn)小結(jié)（1）RIP是一種基于距離矢量（Distance-Vector）算法的協(xié)議。RIPv1是一種有類路由協(xié)議，利用UDP廣播進(jìn)行路由信息通告，而RIPv2是一種無分類路由協(xié)議，利用UDP多播進(jìn)行路由信息通告，使用的多播地址為224.0.0.9。（2）在默認(rèn)情況下，路由器接口開啟水平分割功能，可以減輕“壞消息傳播得慢問題”。27思考題（1）水平分割能否徹底解決“壞消息傳播得慢問題”？舉例說明。284.4OSPF配置與分析29一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)習(xí)單區(qū)域和多區(qū)域OSPF協(xié)議的基本配置方法。（2）分析并理解OSPF協(xié)議的工作原理。304.4OSPF配置與分析二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）單區(qū)域OSPF配置與分析。（2）多區(qū)域OSPF配置與分析。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?1四臺路由器（以Router為例）互連，每臺路由器連接一臺主機(jī)，一共6個(gè)網(wǎng)段進(jìn)行互連單區(qū)域OSPF配置與分析（1）啟動(dòng)各路由器OSPF協(xié)議，并將R1、R2、R3、R4所有接口的直連網(wǎng)絡(luò)都配置為area0。（2）查看路由表信息，分析是否與預(yù)計(jì)的一致。（3）用“tracert”命令測試從PC1到PC4之間的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并解釋結(jié)果。（4）抓包分析相鄰路由器OSPF同步過程。（5）捕獲并分析鏈路狀態(tài)更新分組。32多區(qū)域OSPF配置與分析33（1）使用“undoospfospf-id”命令刪除OSPF路由配置信息，

更改路由器接口所屬區(qū)域。

多區(qū)域OSPF配置與分析（2）查看各路由器路由表中的OSPF路由信息。（3）用“tracert”命令測試從PC1到PC4之間的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并與單區(qū)域時(shí)的結(jié)果進(jìn)行比較。（4）關(guān)閉到210.138.1.0/24的接口，捕獲并分析鏈路狀態(tài)更新分組。（5）恢復(fù)啟動(dòng)到210.138.1.0/24的接口并捕獲并分析鏈路狀態(tài)更新分組。34實(shí)驗(yàn)小結(jié)（1）OSPF是典型的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，路由器之間交換的并不是路由表，而是鏈路狀態(tài)，OSPF通過獲得網(wǎng)絡(luò)中所有的鏈路狀態(tài)信息，從而計(jì)算出到達(dá)每個(gè)目標(biāo)精確的網(wǎng)絡(luò)路徑。（2）單區(qū)域OSPF適用于小型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，?dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兇?，為了改善網(wǎng)絡(luò)的可拓展性，加速收斂，更適合采用多區(qū)域OSPF。35思考題（1）OSPF鏈路狀態(tài)更新分組是利用IP進(jìn)行傳輸?shù)?，其IP數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址是廣播地址嗎？為什么說鏈路狀態(tài)更新分組采用的是可靠洪泛？（2）在圖4-53的基礎(chǔ)上，將R1與R4之間的鏈路接口的所屬區(qū)域改為主干區(qū)域area0，若重復(fù)以上多區(qū)域OSPF的實(shí)驗(yàn)會(huì)有什么結(jié)果？364.5VLAN互連與三層交換機(jī)37一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握路由器互連VLAN的配置方法。（2）掌握三層交換機(jī)互連VLAN的配置方法。（3）理解三層交換機(jī)的功能和基本原理。384.5VLAN互連與三層交換機(jī)二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）用路由器互連VLAN（2）單臂路由器互連VLAN（3）三層交換機(jī)互連VLAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?9創(chuàng)建如圖所示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑴y試PC1到PC2、PC3、PC4、PC5、PC6的連通性，并分析結(jié)果原因。用路由器互連VLAN（1）更改網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，測試PC1到PC2、PC3、PC4的連通性，分析為何與（1）中的測試結(jié)果不同？（2）在R1的接口GE0/0/0和GE0/0/1同時(shí)啟動(dòng)抓包，PC1pingPC2，分析捕獲的ICMP分組（3）查看并分析PC1和PC2的ARP緩存內(nèi)容（4）請描述PC1到PC2的ICMP報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)過程和LSW2、LSW1和R1在此過程中的作用。40單臂路由器互連VLAN更改拓?fù)?，僅使用一條鏈路連接R1與LSW1。（1）為R1的GE0/0/0接口創(chuàng)建兩個(gè)子接口（邏輯接口），并分別配置IP地址。測試PC1到PC2、PC3、PC4的連通性。（2）測試PC1到PC2連通之后，立即在R1的接口GE0/0/0啟動(dòng)抓包，然后再使用“ping210.138.20.2-c1”PC1僅向PC2發(fā)送一個(gè)ICMP報(bào)文，分析捕獲的ICMP報(bào)文。（3）查看PC1和PC2的ARP緩存內(nèi)容。41三層交換機(jī)互連VLAN（1）啟動(dòng)LSW1的三層網(wǎng)絡(luò)功能，為VLAN10和VLAN20創(chuàng)建邏輯接口并配置IP地址。分別測試并分析PC1到PC2、PC3、PC4、PC5、PC6的連通性。（2）測試PC1到PC2的連通性，然后立即查看LSW1的MAC地址表、ARP表、路由表、VLAN接口信息

，以及PC1和PC2的MAC地址與ARP表

，描述PC1發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)給PC2的邏輯轉(zhuǎn)發(fā)過程。42實(shí)驗(yàn)小結(jié)（1）VLAN就是虛擬的局域網(wǎng)，路由器可以像對待普通局域網(wǎng)一樣對待VLAN，通過兩個(gè)接口分別連接不同VLAN即可將VLAN進(jìn)行互連。（2）單臂路由利用將物理接口劃分為多個(gè)邏輯子接口分別連接不同VLAN從而僅用一條鏈路即可實(shí)現(xiàn)VLAN之間互，但需要在接口支持802.1Q協(xié)議。（3）三層交換機(jī)在原有二層交換機(jī)的基礎(chǔ)之上增加了路由功能，在邏輯上相當(dāng)于路由器與交換機(jī)的集成體可以很方便地互連VLAN。43思考題（1）在實(shí)驗(yàn)步驟（4）中，若將PC1、PC2、LSW1的ARP表中的動(dòng)態(tài)表項(xiàng)清除，然后PC1pingPC2，在LSW3的接口GE0/0/1和GE0/0/2上能捕獲到此通信中的什么分組（類型、源與目的）？為什么？通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。444.5

網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換45一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）理解NAT的作用與工作原理。（2）掌握靜態(tài)NAT、動(dòng)態(tài)NAT和NAPT的基本配置方式。464.5

網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）靜態(tài)NAT配置與分析（2）動(dòng)態(tài)NAT配置與分析（3）端口地址轉(zhuǎn)換配置與分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?）R2模擬互聯(lián)網(wǎng)公網(wǎng)路由器，R1模擬接入路由器，為路由器R1配置默認(rèn)路由。（2）測試內(nèi)網(wǎng)主機(jī)到公網(wǎng)主機(jī)的連通性，以及公網(wǎng)主機(jī)到內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的連通性。47靜態(tài)NAT配置與分析（1）在R1上配置靜態(tài)NAT，為三臺內(nèi)網(wǎng)主機(jī)分別配置轉(zhuǎn)換的公網(wǎng)地址。測試內(nèi)網(wǎng)主機(jī)到公網(wǎng)主機(jī)的連通性，以及公網(wǎng)主機(jī)到內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的連通性。（2）在R1的接口GE0/0/0和GE0/0/1同時(shí)啟動(dòng)抓包，

分析捕獲的ICMP報(bào)文，分析結(jié)果原因。

48動(dòng)態(tài)NAT配置與分析（1）清除R1的靜態(tài)NAT設(shè)置。為R1配置動(dòng)態(tài)NAT，內(nèi)網(wǎng)主機(jī)可動(dòng)態(tài)使用210.1.1.1和210.1.1.2兩個(gè)地址訪問公網(wǎng)主機(jī)。（2）通過不同主機(jī)