交换机 路由器配置

计算机网络A
实验指导书

计算机科学与技术学院
2019.2

注意事项

1. 实验报告纸请自行领取（无需封面）。
2. 实验报告纸的各项内容务必填全，室温：常温，气压：常压。（成绩、教师签字不填写），包括右上角的页号、下方的实验室名称与日期。实验室名称：网络与信息安全实验室
3. 一次实验一张报告纸（4次实验共4张）。
4. 实验报告上的各栏目严格按本文档填写。
5. 实验项目名称、项目编码、指导教师、实验目的、实验仪器、原理概述、实验内容步骤（仅蓝色字部分）、实验室名称按本文档照抄。
6. “数据记录表及处理”与“实验结论及问题讨论”，按照本文档要求，自己组织编写，严禁抄袭。
7. 实验地点 ：不写。
8. 实验时间：第一次实验：2020-4-13
   第二次实验：2020-4-20
   第三次实验：2020-5-11
   第四次实验：2020-6-3

实验1
项目名称：局域网组建（编码：E1219701）
指导教师：赵金铃
实验目的：
熟悉以太网，掌握双绞线连接线的制作方法，掌握使用交换机组建以太网的方法，熟悉交换机的基本配置方法。
实验仪器：以太网、交换机、PC机、卡线钳、双绞线、RJ45头。
原理概述：
局域网是计算机网络的重要组成部分，主要特点是地理覆盖范围较小。以太网是目前应用最广泛的一种局域网，一般采用星型或树型拓扑结构，交换机作为核心，双绞线或光纤作为传输介质。一般交换机均可使用命令行方式进行配置。
实验内容步骤：
一、熟悉以太网
1.查看本实验室内的网络拓扑结构，重点是交换机。
2.熟悉以太网的常用传输介质：双绞线及RJ-45头（俗称水晶头）。
RJ-45头的线号：将RJ-45头有金属触脚的一面朝向自己，自上至下线号分别为1-8，如图1.1所示。

图1.1 RJ45接头的线号
制作RJ-45头时的接线顺序有两种标准，如表1-1所示。
表1-1 RJ-45头的线序
线号 1 2 3 4 5 6 7 8
EIA-568A 绿白 绿 橙白 蓝 蓝白 橙 棕白 棕
EIA-568B 橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕
网卡的1、2两脚为信号发送端，3、6两脚为信号接收端。交换机和集线器则相反，3、6两脚为信号发送端，1、2两脚为信号接收端。所以两种接线情况如下：
（1）计算机接至交换机，双绞线两端的线序应该一样，即都为EIA-568A或EIA-568B，通常为EIA-568B，这种线称为直连线（工程中常称为普通跳线、标准跳线、跳线）。
（2）计算机间直接相连，双绞线两端的线序应该不一样，即一端为EIA-568A，另一端为EIA-568B。这种线称为交叉线。
二、制作双绞线连接线
1.剥线：用卡线钳的剪线刀口将双绞线端头剪齐，再划开双绞线的保护胶皮（注意不要划到里面的导线），从而剥下保护胶皮，如图1.2所示。

图1.2 剥掉外层保护胶皮后
2.理线：请按照标准EIA-568B（推荐）或EIA-568A的线序排列双绞线内的导线，如图1.3所示。

图1.3(a) 理线前 图1.3(b) 理线后
3.插线：一只手捏住水晶头，另一只手捏住双绞线，稍稍用力将排好的线平行插入水晶头内的线槽中，每根线顶端都应插到线槽顶端，如图1.4所示。

图1.4 插线 图1.5 卡线钳
4.压线：确认所有导线都到位后，将水晶头放入卡线钳（如图1.5所示）夹槽中，用力捏紧卡线钳，压紧线头即可。
注意，为了结实牢固，制作完毕的连接线的双绞线塑料硬皮必须在水晶头内部，而且应该被牢固压住，否则为不合格。图1.6为不合格的双绞线连接线，图1.7为合格的双绞线连接线。

图1.6 不合格的连接线 图1.7 合格的连接线
5.检测：将双绞线两端分别插入测线仪的信号发射器和信号接受器，打开电源，如果是制作成功的直连线，则两端的指示灯会一起亮起来，依次从1号到8号，如图1.8所示。

图1.8 测线仪
三、熟悉交换机
1.交换机上的接口
以太网交换机通常具有若干以太网接口（8、16、24、48等）与一个Console口。以太网接口一般有10M/100M自适应接口、1000M接口等。Console口称为控制台口，通过该接口可以配置交换机。
刚出厂的交换机没有IP地址，无法通过网络登录上去配置，这时只能通过Console口配置。交换机出厂自带一根专用电缆，进行配置时，电缆一端连接到Console口上，一端连接到计算机的COM口（串口）上，在计算机上通过超级终端等软件，交换机上不需要有IP地址，就可以登录到交换机上进行配置了。给交换机配置好IP地址后，以后就可以通过网络利用Telnet协议登录到交换机上，进行远程配置了。
交换机上的接口都有名称，不同厂家的命名法可能不一样。
2.交换机的工作模式
交换机一般用命令行方式进行配置。交换机有4种工作模式：用户模式、特权模式、全局配置模式、接口配置模式。
用户模式是登录交换机后的第一个模式，该模式下可以查看交换机的部分信息，并进行简单的测试。用户模式提示符为“>”。
特权模式是由用户模式进入的下一级模式，该模式下可以查看交换机的详细信息，进行网络的测试和调试等。特权模式提示符为“#”。
全局配置模式属于特权模式的下一级模式，该模式下可以配置交换机的全局性参数。全局模式提示符为“(config)#”。
接口配置模式属于全局配置模式的下一级模式，该模式下可以对交换机的某个接口进行配置。接口配置模式提示符为“(config-if)#”。
四、交换机的简单配置
登录到交换机上，练习如下配置命令（绿色字为输入的命令，其中正体字为关键字，斜体字为参数，红色字为注释），注意命令前的提示符，这说明该命令应该在何种工作模式下使用。
1.命令简写与自动补齐
某个命令如果太长，或者没有记全，可以简写。或者输入前几个字母后，按TAB键,可以自动补齐这条命令。这时要求所简写的字母必须能够唯一区别该命令。例如，config可以代表configure，但co无法代表configure，因为co开头的命令有两个copy和configure，设备无法区别。
2.四种工作模式切换
S3760-1>enable 14
注释：“S3760-1”是该交换机的名称，“>”是提示符。刚登录时是用户模式，输入命令“enable”进入特权模式，可简写为“en”。数字14是指14级权限。
S3760-1>password 123456
注释：口令为123456。
S3760-1#configure terminal
注释：进入全局配置模式，简写方式为“conf t”或者“config t”。
S3760-1(config)#interface fastethernet 0/1
注释：进入接口fastethernet 0/1的配置模式，简写为“int f 0/1”。
S3760-1(config-if)#exit
注释：退回到上一级模式。
S3760-1(config)#exit
注释：继续退回到上一级模式。
S3760-1#
进行工作模式切换时，注意提示符的变化。
3.获取帮助
S3760-1>?
注释：直接输入“?“可显示当前模式下所有可执行的命令。
S3760-1#co?
注释：输入几个首字母后，输入“?”可显示所有以co开头的命令。
S3760-1#config ?
注释：输入一个命令后，输入空格再输入“?”可显示该命令后可选择的参数。
4.更改交换机名称
S3760-1(config)#hostname xxx
注释：xxx是操作者给交换机新起的名称。
5.启用和关闭交换机接口
S3760-1(config-if)#no shutdown
注释：在接口配置模式下，启用该接口。
S3760-1(config)#shutdown
注释：关闭该接口，不再转发数据。
6.查看配置信息
在用户模式和特权模式下，可以运行不同的查看命令，查看交换机的一些配置信息。
S3760-1#show interface f 0/10
注释：查看交换机f 0/10接口上的配置信息，可简写为“sh int f 0/10”。
S3760-1#show running-config
注释：查看交换机正在生效的全部配置信息，可简写为“sh run”。
实验内容步骤（抄入实验报告部分）：
一、熟悉以太网
查看本实验室内的网络拓扑结构。
二、制作双绞线连接线
熟悉双绞线连接RJ-45头的线序标准：EIA-568A、EIA-568B，并实际制作双绞线连接线。
三、熟悉企业级交换机的外观、接口与工作模式。
四、练习交换机的简单配置命令。
实验室名称：网络与信息安全实验室
数据记录表及处理：
记录实验室的网络拓扑结构、双绞线连接RJ-45头的线序标准、交换机的工作模式、配置命令等内容的一部分即可。数量以基本填满实验报告纸的本栏目为宜。
实验结论及问题讨论：

1. 标准化：双绞线连接RJ-45头的线序标准，网络协议。
2. 知识产权：思科命令。
3. 管理：布线整齐、线上贴标签。

实验2
项目名称：交换机的配置（编码：E1219702）
指导教师：赵金铃
实验目的：
掌握交换机的常用配置方法，包括交换机接口绑定MAC地址与IP地址的配置方法，以及交换机上VLAN的配置方法。
实验仪器：以太网、交换机、PC机。
原理概述：
一般交换机均可使用命令行方式进行配置。MAC地址与IP地址绑定、划分VLAN是交换机上的常用技术。地址绑定可以提高安全性。VLAN是一种用于隔离广播域以及控制访问的技术。相同VLAN内的计算机可以互相直接访问，不同VLAN内的计算机不能互相直接访问。如果属于不同VLAN的计算机要互相访问，必须经路由器或三层交换机转发。
实验内容步骤：
一、地址绑定配置
影响网络安全的因素有很多，IP地址盗用或地址欺骗就是其中常见且危害极大的一个问题，防御措施之一是在交换机接口上绑定计算机的MAC地址与IP地址，只有满足绑定条件的计算机，才能通过该接口收发数据。
下面的操作将计算机A绑定在交换机的f 0/1接口上。
1.使用ipconfig /all命令查看计算机A的MAC地址。假设计算机A的IP地址为10.1.1.1，MAC地址为 00-1b-b9-d9-b0-37。
2.交换机上的配置如下（在输入命令时，请注意该命令前的提示符，提示符说明该命令应该在何种工作模式下输入）：
S3760-1# configure terminal
注释：进入全局配置模式。
S3760-1(config)# interface fastethernet 0/1
注释：进入接口f 0/1的配置模式。
S3760-1(config-if)# switchport mode access
注释：把接口模式改为access类型，用于连接计算机的接口一般设为access类型。
S3760-1(config-if)# switchport port-security
注释：启用接口安全。
S3760-1(config-if)# switchport port-security maximum 1
注释：定义该接口最多能绑定1个MAC地址，参数范围为1~128。
S3760-1(config-if)#switchport port-security mac-address 001b. b9d9.b037
注释：该接口和MAC地址绑定。
S3760-1(config-if)#switchport port-security mac-address 001b.b9d9.b037 ip-address 10.1.1.1
注释：该接口与MAC地址和IP地址绑定。
S3760-1(config-if)#exit
S3760-1(config)#exit
S3760-1#show running-config
注释：查看交换机的所有配置信息。其中，与这条绑定有关的配置信息如图2.1所示。

图2.1 绑定配置信息截图
二、VLAN（虚拟局域网）的划分
VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网。此处的局域网应理解为子网(subnet)。它是在一个物理网段内进行逻辑地划分，划分成若干个虚拟局域网，每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机，相当于物理上形成的局域网。在同一VLAN里的计算机能相互直接通信，而在不同VLAN里的计算机不能直接相互通信。如果属于不同的VLAN的计算机需要通信的话，必须经过路由器或三层交换机转发。
一台计算机属于哪个VLAN的依据有多种，如该计算机的IP地址、MAC地址、它所连接交换机的物理接口等等。下面的配置是依据交换机物理接口的。实验结构如图2.2所示，3台计算机和两台交换机连接成1个局域网，其中计算机A、B划为VLAN10，计算机C划为VLAN20。

图2.2 VLAN划分
1.验证划分VLAN前各计算机能互相ping通
将计算机A、B、C的本地连接禁用，启用测试连接，设置IP地址分别为10.1.1.1～10.1.1.3（都在1个子网内即可），子网掩码均为255.255.255.0，并接好测试线路，验证划分VLAN前，各计算机能互相ping通。
2.交换机switch1上的配置（在输入命令时，请注意该命令前的提示符，提示符说明该命令应该在何种工作模式下输入）
(1) 创建VLAN10，并将f0/1接口划分到VLAN10中。
switch1(config)#vlan 10
注释：建立标识符为10的vlan。
switch1(config-vlan)#exit
switch1(config)#interface fastethernet 0/1
switch1(config-if)#switchport access vlan 10
注释：将接口f0/1划归到vlan 10。
switch1(config-if)#exit
switch1(config)#exit
switch1#show vlan id 10
注释：查看vlan 10的信息。
(2) 把与交换机switch2相连的接口f 0/24定义为trunk模式。
switch1(config)#interface fastethernet 0/24
switch1(config-if)#switchport mode trunk
switch1(config-if)#exit
switch1(config)#exit
switch1#show vlan
注释：查看当前交换机上全部的vlan配置。
3.交换机switch2上的配置
(1) 创建VLAN 10，并将f 0/1接口划分到VLAN10中。
switch2(config)#vlan 10
注释：建立标识符为10的vlan。
switch2(config-vlan)# exit
switch2(config)#interface fastethernet 0/1
switch2(config-if)#switchport access vlan 10
注释：将接口f 0/1划归到vlan 10。
switch2(config-if)#exit
switch2(config)#exit
switch2#show vlan id 10
注释：查看vlan10的信息。
(2) 创建VLAN 20，并将f0/2接口划分到VLAN 20中。
switch2(config)#vlan 20
注释：建立标识符为20的vlan。
switch2(config-vlan)# exit
switch2(config)#interface fastethernet 0/2
switch2(config-if)#switchport access vlan 20
注释：将接口f 0/2划归到vlan 20。
switch2(config-if)#exit
switch2(config)#exit
switch2#show vlan id 20
注释：查看vlan20的信息。
(3) 把与交换机switch1相连的接口f0/24定义为trunk模式。
switch2(config)#interface fastethernet 0/24
switch2(config-if)#switchport mode trunk
switch2(config-if)#exit
switch2(config)#exit
switch2#show vlan
注释：查看当前交换机上全部的vlan配置。
4.验证
划分完VLAN后，将计算机A、B、C的本地连接禁用，启用测试连接，设置IP地址分别为10.1.1.1～10.1.1.3（都在1个子网内即可），子网掩码均为255.255.255.0，并接好测试线路，计算机A、 B能互相ping通，但都ping不通C，证明了计算机A、B在同一个VLAN内，而计算机C自己属于另一个VLAN。
三、VLAN（虚拟局域网）间的互通
上一步骤划分的不同VLAN内的计算机不能互通，为使不同VLAN内的计算机能够互通，必须使用路由器或三层交换机。在图2.2中，如果两台交换机都为三层交换机，经过配置后三台计算机A、B、C就能互通。假设A的IP地址为10.1.1.1/24，B的IP地址为10.1.1.2/24，C的IP地址为10.1.2.1/24，配置步骤如下：
1.交换机switch1上的配置
不需配置。
2.交换机switch2上的配置
switch1(config)#interface vlan 10
注释：进入vlan10。
switch1(config-if)#ip address 10.1.1.100 255.255.255.0
注释：为vlan10设置SVI（交换机虚拟接口）的IP地址。
switch1(config-if)#no shutdown
switch1(config-if)#exit
switch1(config)#interface vlan 20
注释：进入vlan20。
switch1(config-if)#ip address 10.1.2.100 255.255.255.0
注释：为vlan20设置SVI（交换机虚拟接口）的IP地址。
switch1(config-if)#no shutdown
3.验证
将计算机A、B、C的本地连接禁用，启用测试连接，并接好测试线路。把计算机A与B的默认网关设为10.1.1.100，即VLAN10的SVI的IP地址，计算机C的默认网关设为10.1.2.100，即VLAN20的SVI的IP地址。此时A、B、C就可以相互ping通了。
实验内容步骤（抄入实验报告部分）：
一、地址绑定配置
配置交换机，在某个接口上绑定计算机的MAC地址与IP地址。
二、配置交换机，按下图划分VLAN。

三、配置交换机，实现上图中两个VLAN间的互通。
实验室名称：网络与信息安全实验室
数据记录表及处理：
记录交换机部分重要配置命令，以及某些配置命令的输出。数量以基本填满实验报告纸的本栏目为宜。
实验结论及问题讨论：
自己实验中遇到的问题，必须与实验相关，如交换机计算机间的连线、交换机的配置命令，对某些配置命令输出的理解。

实验3
实验项目：路由器的配置（编码：E1219703）
指导教师：赵金铃
实验目的：熟悉路由器的使用和配置方法，巩固和加深理解网络互联原理，同时增强实际操作网络设备的能力。
实验仪器：路由器、以太网、PC机。
原理概述：
互联网的核心协议是TCP和IP协议。计算机和网络设备都运行IP协议，才能互联在一起。网络互联的关键设备是路由器，路由器可以通过许多命令进行配置。路由器通过查询路由表转发分组。路由表可通过路由协议生成，也可人工输入。NAT与DHCP是路由器常用的两种服务。
实验内容步骤：
一、路由器的基本操作
路由器的基本操作与交换机是相同的，详情请见实验1。
二、给路由器接口配置IP地址
R1762-1(config)#interface fastethernet 1/0
注释：进入接口f 1/0。
R1762-1(config-if)#no ip address
注释：取消掉该接口上原来的IP地址。
R1762-1(config-if)#ip address 1.1.1.100 255.255.255.0
注释：给该接口配置了IP地址及子网掩码。
R1762-1(config-if)#no shutdown
注释：启用该端口(默认是关闭的)。
三、配置静态路由
网络拓扑结构如图3.1所示。3台计算机通过两台路由器连接在一起。

图3.1 网络拓扑结构图
1.配置路由器接口的IP地址
设置两台路由器的f1/0、f1/1与s1/2接口的IP地址，注意不要忘记no shutdown命令。设置完毕后可用如下命令查看：
R1762-1#show ip interface brief
2.在路由器R1762-1上配置静态路由
R1762-1(config)#ip route 2.2.2.0 255.255.255.0 4.4.4.5
注释：4.4.4.5可用s 1/2代替。
R1762-1(config)#ip route 3.3.3.0 255.255.255.0 4.4.4.5
注释：4.4.4.5可用s 1/2代替。
R1762-1(config)#exit
R1762-1#show ip route
注释：查看路由表。
3.在路由器R1762-2上配置静态路由
R1762-2(config)#ip route 1.1.1.0 255.255.255.0 4.4.4.4
注释：4.4.4.4可用s 1/2代替。
R1762-2(config)#exit
R1762-2#show ip route
注释：查看路由表。
在路由器R1762-2中，子网2.2.2.0/24与子网3.3.3.0/24间不需设置静态路由，自动就会连通。
4.测试网络的互通性
将计算机A、B、C的本地连接禁用，启用测试连接，设置好IP属性，注意默认网关要设置为与其相连的路由器接口的IP地址，并接好测试线路，然后可以测试3台计算机均可相互通信。
四、配置网络地址转换(NAT)
在配置网络地址转换之前，首先必须明确内部接口和外部接口，以及在哪个外部接口上启用NAT。通常情况下，连接到用户内部网络的接口是NAT内部接口，而连接到外部网络(如Internet)的接口是NAT外部接口。
NAT分静态转换与动态转换两种。静态转换是指内部网络的私有IP地址与端口号和外部公有IP地址和端口号是一对一的，是固定不变的。借助于静态转换，可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备(如服务器)的访问。动态转换则相反，对应关系是随机的，不是固定不变的，适用于内部计算机访问外部网络。以下是配置动态转换的过程。
1.配置NAT
R1762(config)#ip nat pool net200 1.1.1.1 1.1.1.1 netmask 255.255.255.0
注释：定义了一个NAT地址池，标识符为net200，含有的地址从1.1.1.1到1.1.1.1，实际只有一个地址，掩码是255.255.255.0。
R1762(config)#access-list 12 permit any
注释：定义了一个访问列表，12是其标识符，permit any的含义是允许全部计算机。实际可定义仅允许部分计算机。
R1762(config)#ip nat inside source list 12 pool net200
注释：说明NAT使用访问列表12与net200地址池。
2.配置使用NAT的接口
R1762(config)#interface fastethernet 1/0
注释：进入接口f1/0的配置模式，简写为“int f 1/0”。
R1762(config-if)ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
R1762(config-if)ip nat inside
注释：设置接口f1/0的IP地址（内部使用的私有地址），并设置为使用NAT的内部接口。
R1762(config-if)#exit
R1762(config)#interface fastethernet 1/1
R1762(config-if)#ip address 1.1.1.1 255.255.255.0
R1762(config-if)#ip nat outside
注释：设置接口f1/1的IP地址（net200地址池中的地址），并设置为使用NAT的外部接口。
R1762(config-if)#exit
五、配置DHCP
1.配置DHCP
R1762(config)#service dhcp
注释：启用DHCP服务。
R1762(config)#ip dhcp pool net172
注释：建立地址池，其标识符为net172。下面的命令将对其设置。
R1762(dhcp-config)#network 172.21.94.0 255.255.255.0
注释：设置DHCP地址池net172的网络号和掩码。分配地址时从中选择一个未用地址分配。
R1762(dhcp-config)#default-router 172.21.94.1
注释：设置客户端的默认网关。
R1762(dhcp-config)#dns-server 210.44.176.1
注释：设置域名服务器
R1762(dhcp-config)#lease 3
注释：设置已分配地址的过期时间为3天。
R1762(dhcp-config)#exit
注释：退出net172地址池的设置状态。
2.测试DHCP
注意：测试连接所连的路由器接口必须设置IP地址，否则DHCP无法运行。例如，测试连接与路由器的fastethernet 1/1接口相连，则该接口必须设置IP地址。在这个例子中，fastethernet 1/1接口的IP地址应该设为172.21.94.1/24，实际上这就是计算机的默认网关。
禁用计算机的本地连接，把测试连接设置为自动获得IP地址、自动获得DNS服务器地址，接好测试线路，启用测试连接，测试连接即可获得IP地址等属性。
实验内容步骤（抄入实验报告部分）：
一、练习路由器的基本操作。
二、给路由器的某个接口配置IP地址。
三、按下图配置静态路由表。

四、配置网络地址转换（选做）。
五、配置DHCP（选做）。
实验室名称：网络与信息安全实验室
数据记录表及处理：
记录路由器部分重要配置命令，以及某些配置命令的输出。数量以基本填满实验报告纸的本栏目为宜。
实验结论及问题讨论：
自己实验中遇到的问题，必须与实验相关，如路由器计算机间的连线、路由器的配置命令，对某些配置命令输出的理解。

实验4
实验项目：网络编程(编码：E1219704)
指导教师：赵金铃
实验目的：掌握套接字(socket)的基本原理，掌握socket编程的基本方法，加深对网络协议及客户-服务器模式的理解。
实验仪器：局域网、PC机。
原理概述：
一台计算机的IP地址与此计算机中运行的一个进程的端口号组成套接字，一对套接字则标明了网络通信的双方。通信双方进行通信的规则的集合则称为协议。客户-服务器模式是应用最为广泛的网络应用模式。利用运输层协议TCP与UDP进行应用层编程称为套接字编程。
实验内容步骤（抄入实验报告部分）：
利用套接字编程实现不同计算机间传输文件的简单功能，或其他应用性较强的网络通信功能。
1.先设计一个最简单的协议，例如先实现最基本的文件传输功能。再分析其缺点，改进协议，完善协议功能，克服这些缺点。
2.自选一种编程工具。
3.利用该工具编写服务器端与客户端程序，至少实现最基本的文件传输功能，或者其他任何功能，最好能实现更完善一些的功能。
实验室名称：网络与信息安全实验室
数据记录表及处理：
记录协议，包括请求与响应有哪些字段，各字段的长度、格式与含义，服务器与客户的操作。运输层使用TCP还是UDP，端口号问题。
实验结论及问题讨论：
由简单到复杂说明协议的设计思路：例如最简单的协议只能实现最基本的文件传输功能，有什么缺点，如何改进，改进后的协议应该增加什么功能。