【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 察交換機(jī)擴(kuò)展以太網(wǎng)時(shí)對(duì)沖突域和廣播域范圍的影響。 思考題 ①集線器在接收到發(fā)送給某結(jié)點(diǎn)的單播包時(shí)是如何轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的？交換機(jī)又是如何處理單播包的？ 答：集線器是把數(shù)據(jù)發(fā) 往全部端口，交換機(jī)把數(shù)據(jù)發(fā)往相應(yīng)端口。 ②在以集線器 /交換機(jī)為中心的以太網(wǎng)中，當(dāng)多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，是否會(huì)發(fā)生沖突？為什么？ 答：集線器會(huì)發(fā)生沖突，交換機(jī)不會(huì)發(fā)生沖突。 ③使用集線器擴(kuò)大以太網(wǎng)規(guī)模時(shí)，有沒有可能會(huì)使以太網(wǎng)的性能下降？答：不會(huì)。 ④使用交換機(jī)擴(kuò)大以太網(wǎng)規(guī)模時(shí)，有沒有可能會(huì)使以太網(wǎng)的性能下降？為什么答：有可能。使用交換機(jī)解決了沖突域的問題，但是交換機(jī)并不隔離廣播域，使用交換機(jī)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的同時(shí)也擴(kuò)大了廣播域。這將使以太網(wǎng)中廣播包的數(shù)量增加，當(dāng)廣播包的數(shù)據(jù)量達(dá)到 一定數(shù)量時(shí)，網(wǎng)絡(luò)性能下降。 實(shí)驗(yàn)四：交換機(jī)工作原理 實(shí)驗(yàn)配置說明 該拓?fù)鋱D用于對(duì)交換機(jī)工作原理的觀察和理解。在數(shù)據(jù)包的發(fā)送過程中，觀察交換機(jī)地址轉(zhuǎn)發(fā)表的變化情況以及其根據(jù)地址轉(zhuǎn)發(fā)表的不同情況采用不同的方式處理數(shù)據(jù)包的過程，從而理解交換機(jī)通過逆向自學(xué)習(xí)建立地址轉(zhuǎn)發(fā)表及其對(duì)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。實(shí)驗(yàn)?zāi)康? ① 理解交換機(jī)通過逆向自學(xué)習(xí)算法建立地址轉(zhuǎn)發(fā)表的過程。② 理解交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的規(guī)則。③ 理解交換機(jī)的工作原理。 實(shí)驗(yàn)步驟 1．任務(wù)一：準(zhǔn)備工作 1：拓?fù)溆?xùn)練打開該實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的練習(xí)文件“ 24交換機(jī)工作原理 .pka”。若此時(shí)交換機(jī)端口指示燈呈橙色，則單擊主窗口右下角Realtime和 Simulation模式切換按鈕數(shù)次，直至交換機(jī)指示燈呈綠色。在 Realtime（實(shí)時(shí)模式）下，當(dāng)拓?fù)鋱D中交換機(jī)各端口均呈綠色后，鼠標(biāo)雙擊右下角處事件列表中 Fire 項(xiàng)下的暗紅色橢圓圖標(biāo)，至LastStatus 均為 Successful 狀態(tài)。若單擊后 LastStatus 不是Successful，則重新雙擊該事件對(duì)應(yīng)的暗紅色橢圓圖標(biāo)。 單擊下方Delete 步驟 2：刪除交換機(jī)地址轉(zhuǎn)發(fā)表參照上文給出的刪除 Switch1 上地址轉(zhuǎn)發(fā)表的操作方法，分別刪除 Switch0、 Switch1 和 Switch2上的地址轉(zhuǎn)發(fā)表。 2．任務(wù)二：觀察交換機(jī)的工作原理 1：查看并記錄 PC0和 PC2的 MAC地址鼠標(biāo)左鍵單擊 PC0，在彈出窗口中選擇 Config 選項(xiàng)卡，選擇 FastEther0，查看并記錄其 MAC 地址（圖 213）。同樣的方法，查看并記錄 PC2的 MAC地址。 2：添加 PC0 到 PC2 的數(shù)據(jù)包進(jìn)入 Simulation（模擬）模式。設(shè)置 EventListFilters（事件列表過濾器）只顯示 ICMP 事件。單擊 AddSimplePDU（添加簡(jiǎn)單 PDU）按鈕，在拓?fù)鋱D中添加 PC0向 PC2發(fā)送的數(shù)據(jù)包。 3：分別查看三臺(tái)交換機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)前的地址轉(zhuǎn)發(fā)表選中拓?fù)涔ぷ鲄^(qū)工具條上的 Inspect 工具，鼠標(biāo)移至拓?fù)涔ぷ鲄^(qū)單擊Switch0，在彈出菜單中選擇 MACTable菜單項(xiàng)，彈出窗口中顯示 Switch0當(dāng)前的地址轉(zhuǎn)發(fā)表，如圖 214 所示（注：下圖僅為說明地址轉(zhuǎn)發(fā)表的含義，并不是該步 驟的查詢結(jié)果，實(shí)驗(yàn)者需要自行查看并記錄結(jié)果）。 其中， MacAdddress 是 PC 的 MAC地址， Port 是該 PC 與交換機(jī)相連的端口號(hào)或者 PC 與通過此端口與該交換機(jī)相連的交換機(jī)相連，例如，PC4 與 Switch2 相連， Switch2 與 Switch1 相連， Switch1 與 Switch0的 Fa0/3相連， PC4的 MAC地址在 Switch0的地址轉(zhuǎn)發(fā)表中將對(duì)應(yīng) Fa0/3口。該步驟重點(diǎn)觀察并記錄源端主機(jī) PC0 和目標(biāo)主機(jī) PC2 的 MAC 地址是否存在于 Switch0 的地址轉(zhuǎn)發(fā)表中。參照上述步驟查看并記錄Switch1和 Switch2的地址轉(zhuǎn)發(fā)表。 4 ： 查 看 Switch0 的學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)過程單擊Capture/Forward（捕獲 /前進(jìn)）按鈕一次，在 Switch0 的圖標(biāo)上出現(xiàn)信封圖標(biāo)后，查看 Switch0的地址轉(zhuǎn)發(fā)表，與步驟 3的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，觀察并記錄增加的地址轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)。查看地址轉(zhuǎn)發(fā)表的方法可參照步驟 3。單擊 Capture/Forward（捕獲 /轉(zhuǎn)發(fā)）按鈕一次，觀察并記錄 Switch0是如何處理該數(shù)據(jù)包的（轉(zhuǎn)發(fā)，通過特定端口轉(zhuǎn)發(fā)；洪泛轉(zhuǎn)發(fā)，向所有除接收端口外的其它端口轉(zhuǎn)發(fā)；丟棄，不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)）。結(jié)合當(dāng)前狀態(tài)下 Switch0 的地址轉(zhuǎn)發(fā)表，思考為什么 Switch0 如此處理該數(shù)據(jù)包。 步驟 5：觀察 Switch1 和 Switch2 的學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)過程參照步驟 4的操作方法，分別針對(duì) Switch1 和 Switch2 完成上述操作，在這個(gè)過程中對(duì)比 Switch1 和 Switch2 在接收到數(shù)據(jù)包前和接收到數(shù)據(jù)包后地址轉(zhuǎn)發(fā)表的變化情況，以及觀察其對(duì)數(shù)據(jù)包的處理方式。結(jié)合當(dāng)前狀態(tài)下地址轉(zhuǎn)發(fā)表，對(duì)結(jié)果進(jìn)行思考和分析。單擊下方 Delete按鈕，刪除所有場(chǎng)景。參照上述操作步驟，完成 PC1 向 PC0 發(fā)送數(shù)據(jù)、刪除Switch1的地址轉(zhuǎn)發(fā)表后 PC1 向 PC0發(fā)送數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)操作。 思考題 ①在實(shí)驗(yàn)過程中，將觀察結(jié)果填入下表。轉(zhuǎn)發(fā)表欄內(nèi)填寫交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)后 MAC 地址轉(zhuǎn)發(fā)表中增加的項(xiàng)，如無增加或該交換機(jī)未收到該數(shù)據(jù)幀則用橫線表示。對(duì)數(shù)據(jù)的處理填寫轉(zhuǎn)發(fā)、洪泛或丟棄，如交換機(jī)未收到該數(shù)據(jù)幀則用橫線表示。 ② Switch0 收到 PC0 向 PC2 發(fā)送的數(shù)據(jù)幀后，其地址轉(zhuǎn)發(fā)表是否有變化？如有給出增加的條目并解釋原因。 答：地址轉(zhuǎn)換表增加了一條： ③ Swtich1 收到 PC0 向 PC2 發(fā)送的數(shù)據(jù)幀 后，是如何處理的？說明其如此處理的原因。答：向除接收端口之外的所有其他端口轉(zhuǎn)發(fā)，即洪泛轉(zhuǎn)發(fā)。 ④在刪除 Switch1 上的地址轉(zhuǎn)發(fā)表前后， PC1 向 PC0 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)Swtch2是如何處理的？說明其如此處理的原因。 答：向除接收端口之外的所有其他端口轉(zhuǎn)發(fā)，即洪泛轉(zhuǎn)發(fā)。 實(shí)驗(yàn)五：生成樹協(xié)議（ STP）分析 實(shí)驗(yàn)配置說明 在該實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的練習(xí)文件中包含兩個(gè)拓?fù)鋱D，其中拓?fù)鋱D 1 中關(guān)閉了 4 臺(tái)交換機(jī)的生成樹協(xié)議，拓?fù)鋱D 2 中開啟了 4 臺(tái)交換機(jī)的生成樹協(xié)議。實(shí)驗(yàn)過程中，任務(wù)一在拓?fù)鋱D 1 中 完成，任務(wù)二和任務(wù)三在拓?fù)鋱D 2 中完成。拓?fù)鋱D 1 和拓?fù)鋱D 2 的其它配置完全相同。實(shí)驗(yàn)?zāi)康? ① 理解鏈路中的環(huán)路問題。② 理解生成樹協(xié)議的工作原理。實(shí)驗(yàn)步驟 1．任務(wù)一：觀察無生成樹協(xié)議的以太網(wǎng)環(huán)路中廣播幀的傳播 1：準(zhǔn)備工作打開該實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的練習(xí)文件“ 25生成樹協(xié)議（ STP）分析 .pka”。若此時(shí)拓?fù)鋱D 1 中交換機(jī)端口指示燈呈橙色，則單擊主窗口右下角 Realtime 和 Simulation 模式切換按鈕數(shù)次，直 步驟 2：在拓?fù)鋱D 1中添加廣播包進(jìn)入 Simulation（模擬）模式。設(shè)置 EventListFilters（事件列表過濾器）只顯示 ICMP 事件。單擊AddComplexPDU（添加復(fù)雜 PDU）按鈕，單擊拓?fù)鋱D 1 中的 PC0，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置參數(shù)： DestinationIPAddress（目標(biāo) IP 地址）設(shè)置為 （廣播地址）， SourceIPAddress（源 IP 地址）設(shè)置為 （該實(shí)驗(yàn)拓?fù)渲蓄A(yù)設(shè)的 PC0 的 IP 地址），SequenceNumber（序列號(hào)）設(shè) 置為 1， Size設(shè)置為 0， SimulationSettings（模擬設(shè)置）選中 OneShot，其對(duì)應(yīng)的 Time 設(shè)置為 1，然后單擊該對(duì)話框中下方的 CreatePDU按鈕，創(chuàng)建數(shù)據(jù)包。 步驟 3：捕獲數(shù)據(jù)包，觀察廣播包的傳播單擊 AutoCapture/Play（自動(dòng)捕獲 /播放）按鈕，捕獲數(shù)據(jù)包。觀察拓?fù)鋱D 1 中廣播包的傳播動(dòng)畫。此時(shí)，我們會(huì)注意到每臺(tái)交換機(jī)在接收到數(shù)據(jù)包后都會(huì)通過其它所有端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。因此，交換機(jī)不停地接收來自其它交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包，不停地向其它交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，導(dǎo)致該廣播包無休止地在四臺(tái)交驟 3 后單擊 Realtime（實(shí)時(shí)模式）按鈕切換到實(shí)時(shí)模式，進(jìn)行步驟 4的操作。 4：在實(shí)時(shí)模式下，測(cè)試網(wǎng)絡(luò)是否正常進(jìn)入 Realtime（實(shí)時(shí)模式），單擊 PC0，在打開的窗口中選擇 Desktop（桌面）選項(xiàng)卡，選擇其中的 CommandPrompt 工具，在操作界面中輸入 （測(cè)試 PC0與 PC1 是否能夠連通）并回車，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。 如圖所示， PC0 到 PC1 的連通測(cè)試失敗，反饋結(jié)果為Requesttimedout，即請(qǐng)求超時(shí)。這是因?yàn)樯鲜霾僮鞑襟E中的廣播包仍然在網(wǎng)絡(luò)中不停轉(zhuǎn)發(fā)（切換到實(shí)時(shí)模式拓?fù)鋱D中不再顯示數(shù)據(jù)包傳輸動(dòng)畫），形成了廣播風(fēng)暴，耗盡網(wǎng)絡(luò)資源導(dǎo)致 PC0 發(fā)往 PC1的請(qǐng)求包無法到達(dá) PC1。單擊下方 Delete（刪除）按鈕刪除所有場(chǎng)景，為下一任務(wù)實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。 2．任務(wù)二：觀察啟用生成樹協(xié)議的以太網(wǎng)環(huán)路中廣播幀的傳播 1：觀察拓?fù)鋱D 2 中啟用生成樹協(xié)議后的邏輯拓?fù)鋱D觀察拓?fù)鋱D 2 中各端口指示燈的顏色。端口指示燈為綠色表示該端口可以接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，端口指示燈顏色為橙色表示該端口不能接收和轉(zhuǎn) 發(fā)數(shù)據(jù)幀。在網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行情況下，生成樹協(xié)議會(huì)將以太網(wǎng)環(huán)路中一些端口屏蔽，禁止其接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，形成無環(huán)的樹形邏輯拓?fù)洌磳?shí)際轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的拓?fù)鋱D），從而避免廣播幀無休止地在環(huán)路中傳播。拓?fù)鋱D中指示燈為橙色的端口即為生成樹協(xié)議屏蔽的端口。根據(jù)觀察結(jié)果，畫出拓?fù)鋱D 2 2：在拓?fù)鋱D 2中添加廣播包進(jìn)入 Simulation（模擬）模式，在拓?fù)鋱D 2 中添加廣播包。具體操作可參照任務(wù)一中的步驟 2。 步驟 3 ： 捕 獲 數(shù) 據(jù) 包 ， 觀 察 廣 播 包 的 傳 播 連 續(xù) 單 擊Capture/Forward（捕獲 /前進(jìn)）按鈕 捕獲數(shù)據(jù)包，直至該過程結(jié)束不再產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)包。在此過程中仔細(xì)觀察廣播包的轉(zhuǎn)發(fā)情況，并記錄每臺(tái)交換機(jī)的哪些端口丟棄該廣播包，哪些端口轉(zhuǎn)發(fā)該廣播包。與步驟 1 記錄的樹形拓?fù)鋱D進(jìn)行對(duì)比，觀察數(shù)據(jù)包是否沿樹形拓?fù)渲械逆? 步驟 4：在實(shí)時(shí)模式下，測(cè)試網(wǎng)絡(luò)是否正常進(jìn)入 Realtime（實(shí)時(shí)模式），單擊 PC0，在打開的窗口中選擇 Desktop（桌面）選項(xiàng)卡，選擇其中的 CommandPrompt 工具，在操作界面中輸入 并回車，如圖 218 所示。測(cè)試結(jié)果為 ：??此結(jié)果表示 PC0 發(fā)送了請(qǐng)求包后，接收到來自 ，即 PC0和 PC1 之間可以正常通信。對(duì)比任務(wù)一和任務(wù)二中連通性測(cè)試結(jié)果，理解生成樹協(xié)議的作用。單擊下方 Delete（刪除）按鈕刪除所有場(chǎng)景，為下一任務(wù)實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。 3．任務(wù)三：觀察鏈路故障時(shí)生成樹協(xié)議啟用冗余鏈路的情況 1：制造故障鏈路單擊拓?fù)鋱D 2中的 Switch3，在其配置窗口中選擇 Config選項(xiàng)卡，在 INTERFACE列表下單擊 FastEther0/1端口。在右端 FastEther0/1的配置界面中，單擊 PortStatus項(xiàng)對(duì)應(yīng)的復(fù)選框，取消勾選，即關(guān)閉該端口。此時(shí)，觀察拓?fù)鋱D 2 中 Switch3和 Switch2 連接的鏈路上兩個(gè)端口指示燈為紅色，表示端口關(guān)閉，即 步驟 2：觀察生成樹協(xié)議啟用冗余鏈路當(dāng)樹形邏輯拓?fù)鋱D中出現(xiàn)鏈路故障時(shí)，生成樹協(xié)議將自動(dòng)啟用屏蔽端口形成新的樹形拓?fù)洌ＷC網(wǎng)絡(luò)的連通性。為了加快這一過程，可單擊主窗口右下角 Realtime和 Simulation 注：因?yàn)樯蓸鋮f(xié)議需要重新交 換數(shù)據(jù)，重新計(jì)算生成樹，在，可能持續(xù)數(shù)十秒甚至 2 分鐘時(shí)間。 重復(fù)執(zhí)行任務(wù)二中的步驟 步驟 3和步驟 4，觀察數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)路徑的變化并確認(rèn)鏈路故障時(shí)網(wǎng)絡(luò)的連通性。 步驟 3：恢復(fù)故障端口，并觀察生成樹的變化參照步驟 1 的操作方法，重新打開 FastEther0/1。參照步驟 2，觀察拓?fù)鋱D中各端口指示燈顏色的變化，即生成樹屏蔽端口的變化。在新的生成樹計(jì)算完成后，重復(fù)執(zhí)行任務(wù)二中的步驟 步驟 3和步驟 4，觀察數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的路徑。 思考題 ①任務(wù)一中，為什么 PC0 無法 ping通 PC1？答：因?yàn)樯鲜霾僮鞑襟E中的廣播包仍然在網(wǎng)絡(luò)中不停轉(zhuǎn)發(fā)（切換到實(shí)時(shí)模式拓?fù)鋱D中不再顯示數(shù)據(jù)包傳輸動(dòng)畫），形成了廣播風(fēng)暴，耗盡網(wǎng)絡(luò)資源導(dǎo)致 PC0發(fā)往PC1 的請(qǐng)求包無法到達(dá) PC1。 ②結(jié)合任務(wù)二實(shí)驗(yàn)情況，簡(jiǎn)述生成樹協(xié)議是如何解決環(huán)路問題的。 答：生成樹協(xié)議會(huì)將以太網(wǎng)環(huán)路中一些端口屏蔽，禁止其接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，形成無環(huán)的樹形邏輯拓?fù)洹? ③任務(wù)三中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)鏈路故障時(shí)， PC0 和 PC1 是否能通信？答：不能。 實(shí)驗(yàn)六：虛擬局域網(wǎng)（ VLAN）工作原理 實(shí)驗(yàn)配置說明 該實(shí)驗(yàn)用到的拓?fù)鋱D已經(jīng)預(yù)先按任務(wù)一的需求進(jìn)行配置了。在實(shí)驗(yàn)過程中，任務(wù)二也在該拓?fù)鋱D的基礎(chǔ)上