一、直接连接两台 PC 构建 LAN

将两个计算机直接连通，设置好ip地址后相互ping，能够成功ping通，说明成功连接

二、用交换机构建 LAN

建立如下拓扑图

各PC的基本网络配置如下表：

✎ 问题

1. PC0 能否 ping 通 PC1、PC2、PC3 ？
   

 如图所示可以ping通PC1,但无法ping通PC2,PC3

2. PC3 能否 ping 通 PC0、PC1、PC2 ？为什么？
   
   如图所示，能够ping通PC2,无法ping通PC0,PC1

    原因是由于PC0和PC1的网关是192.168.1.0，表示PC0和PC1在该子网下。
    同理，PC2和PC3的IP与子网掩码相与得到的网关是192.168.2.0，
    即PC3和PC0，PC1不在同一个子网下。
   

3. 将 4 台 PC 的掩码都改为 255.255.0.0 ，它们相互能 ping 通吗？为什么？
   

 利用PC0和PC2互相ping之后，发现可以ping通

原因是：网关号是IP地址与子网掩码逐位相与，修改子网掩码之后，PC0和PC2的网关号都变成了192.168.0.0，属于同一个子网内

5. 使用二层交换机连接的网络需要配置网关吗？为什么？
   答: 不需要，由于二层交换机它是子网内部进行数据传输，不需经过到网关对外进行通信，所以，不需要设置网关。

✎ 试一试

集线器 Hub 是工作在物理层的多接口设备，它与交换机的区别是什么？请在 CPT 软件中用 Hub 构建网络进行实际验证。

答：集线器Hub是工作在物理层，而交换机则是工作在物理层和数据链路层。

三、交换机接口地址列表

二层交换机是一种即插即用的多接口设备，它对于收到的帧有 3 种处理方式：广播、转发和丢弃（请弄清楚何时进行何种操作）。那么，要转发成功，则交换机中必须要有接口地址列表即 MAC 表，该表是交换机通过学习自动得到的！

仍然构建上图的拓扑结构，并配置各计算机的 IP 在同一个一个子网，使用工具栏中的放大镜点击某交换机如左边的 Switch3，选择 MAC Table，可以看到最初交换机的 MAC 表是空的，也即它不知道该怎样转发帧（那么它将如何处理？），用 PC0 访问（ping）PC1 后，再查看该交换机的 MAC 表，现在有相应的记录，请思考如何得来。

未ping时的mac表
ping过之后，mac表更新了

原因：当一条消息发送到一个交换机的时候，它是先在MAC表中寻找，看是否有对应的MAC地址，如果有，就转发到对应的端口；若没有，就以广播的方式发送。当有回应之后，交换机就会把目的MAC地址添加到MAC表中。

? 秘籍

你还可以使用 CPT 的 Simulation 模式即模拟方式进一步看清楚这个过程！

四、生成树协议（Spanning Tree Protocol）

交换机在目的地址未知或接收到广播帧时是要进行广播的。如果交换机之间存在回路/环路，那么就会产生广播循环风暴，从而严重影响网络性能。

而交换机中运行的 STP 协议能避免交换机之间发生广播循环风暴。

只使用交换机，构建如下拓扑：

这是初始时的状态。我们可以看到交换机之间有回路，这会造成广播帧循环传送即形成广播风暴，严重影响网络性能。

随后，交换机将自动通过生成树协议（STP）对多余的线路进行自动阻塞（Blocking），以形成一棵以 Switch4 为根（具体哪个是根交换机有相关的策略）的具有唯一路径树即生成树！

经过一段时间，随着 STP 协议成功构建了生成树后，Switch3 的两个接口当前物理上是连接的，但逻辑上是不通的，处于Blocking状态（桔色）如下图所示：

在网络运行期间，假设某个时候 Switch4 与 Switch2 之间的物理连接出现问题（将 Switch4 与 Switch2 的连线剪掉），则该生成树将自动发生变化。如下图所示：

? 注意

交换机的 STP 协议即生成树协议始终自动保证交换机之间不会出现回路，从而形成广播风暴。

? 秘籍

使用 CPT 的 Simulation 即模拟方式可非常清楚看到这个过程！

五、路由器配置初步

我们模拟A大学和B大学两个学校的连接，构建如下拓扑：

说明一

A大学与B大学显然是两个不同的子网。在不同子网间通信需通过路由器。

路由器的每个接口下至少是一个子网，图中我们简单的规划了 3 个子网：

1. 左边路由器是A大学的，其下使用交换机连接A大学的网络，分配网络号 192.168.1.0/24，该路由器接口也是A大学网络的网关，分配 IP 为 192.168.1.1
2. 右边路由器是B大学的，其下使用交换机连接B大学的网络，分配网络号 192.168.3.0/24，该路由器接口也是B大学网络的网关，分配 IP 为 192.168.3.1
3. 两个路由器之间使用广域网接口相连，也是一个子网，分配网络号 192.168.2.0/24

说明二

现实中，A大学和B大学的连接是远程的。该连接要么通过路由器的光纤接口，要么通过广域网接口即所谓的 serial 口（如拓扑图所示）进行，一般不会通过双绞线连接（为什么？）。

答：双绞线一般用于短距离连接，不超过100m

下面我们以通过路由器的广域网口连接为例来进行相关配置。请注意：我们选用的路由器默认没有广域网模块（名称为 WIC-1T 等），需要关闭路由器后添加，然后再开机启动。

说明三

在模拟的广域网连接中需注意 DCE 和 DTE 端（连线时线路上有提示，带一个时钟标志的是 DCE 端。有关 DCE 和 DTE 的概念请查阅相关资料。），在 DCE 端需配置时钟频率 64000

DCE（数据通信设备或者数据电路终端设备）：该设备和其与通信网络的连接构成了网络终端的用户网络接口。

DTE（数据终端设备）：指的是位于用户网络接口用户端的设备，它能够作为信源、信宿或同时为二者。

说明四

路由器有多种命令行配置模式，每种模式对应不同的提示符及相应的权限。

请留意在正确的模式下输入配置相关的命令。

User mode：用户模式
Privileged mode：特权模式
Global configuration mode：全局配置模式
Interface mode：接口配置模式
Subinterface mode：子接口配置模式

说明五

在现实中，对新的路由器，显然不能远程进行配置，我们必须在现场通过笔记本的串口与路由器的 console 接口连接并进行初次的配置（注意设置比特率为9600）后，才能通过网络远程进行配置。这也是上图左上画出笔记本连接的用意。

说明六

在路由器的 CLI 界面中，可看到路由器刚启动成功后，因为无任何配置，将会提示是否进行对话配置（Would you like to enter the initial configuration dialog?），因其步骤繁多，请选择 NO

A大学的ROUTER 0配置
以太网口：

Router>enable   // 从普通模式进入特权模式
Router#configure terminal   // 进入全局配置模式
Router(config)#interface f0/0   // 进入配置以太网口模式
Router(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0   // 配置该接口的 IP
Router(config-if)#no shutdown   // 激活接口
Router(config-if)#^z   // 直接退到特权模式
Router#

广域网口：

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#int s0/0   // 进入配置广域网口模式
Router(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0   //配置该接口的 IP
Router(config-if)#clock rate 64000    // 其为 DCE 端，配置时钟频率
Router(config-if)#no shutdown   // 激活接口
Router(config-if)#^z   // 直接退到特权模式
Router#

B大学的ROUTER 1配置：
以太网口：

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#int f0/0   // 进入配置以太网口模式
Router(config-if)#ip address 192.168.3.1 255.255.255.0   // 配置该接口的 IP
Router(config-if)#no shutdown   // 激活接口
Router(config-if)#^z   // 直接退到特权模式
Router#

广域网口：

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#int s0/0   // 进入配置广域网口模式
Router(config-if)#ip address 192.168.2.2 255.255.255.0   //配置该接口的 IP
Router(config-if)#no shutdown   // 激活接口
Router(config-if)#^z   // 直接退到特权模式
Router#

PC机网络配置

✎ 问题

现在交通大学内的各 PC 及网关相互能 ping 通，重庆大学也类似。但不能从交大的 PC ping 通重大的 PC，反之亦然，也即不能跨子网。为什么？

答：原因是在路由表中都没能够到达对方的路由路径，所以就无法ping通。

解决方案

1.静态路由

静态路由简单高效，适用于结构非常简单的网络

A大学Router 0 配置

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.2.2   // 告诉交通大学路由器到 192.168.3.0 这个网络的下一跳是 192.168.2.2
Router(config)#exit   //退到特权模式
Router#show ip route    //查看路由表

B大学Router1 配置

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.2.1   // 告诉交通大学路由器到 192.168.3.0 这个网络的下一跳是 192.168.2.2
Router(config)#exit   //退到特权模式
Router#show ip route    //查看路由表

查看路由表你可看到标记为 S 的一条路由，S 表示 Static 。

至此，这些 PC 能全部相互 ping 通！

2.动态路由RIP

RIP 根据算法自动构建出路由表，能够根据网络拓扑的变化而重新计算机最佳路由。

清除静态路由配置：

1. 直接关闭路由器电源。相当于没有保存任何配置，然后各接口再按照前面基本配置所述重新配置 IP 等参数（推荐此方法，可以再熟悉一下接口的配置命令）；
2. 使用 no 命令清除静态路由。在全局配置模式下，A大学路由器使用：no ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.2.2，B大学路由器使用：no ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.2.1 。相当于使用 no 命令把刚才配置的静态路由命令给取消。

A大学路由器 RIP 路由配置：

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#router rip   // 启用 RIP 路由协议，注意是 router 命令
Router(config-router)#network 192.168.1.0   // 网络 192.168.1.0 与我直连
Router(config-router)#network 192.168.2.0   // 网络 192.168.2.0 与我直连
Router(config-router)#^z   //直接退到特权模式
Router#show ip route    //查看路由表

B大学路由器 RIP 路由配置：

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#router rip   // 启用RIP路由协议，注意是 router 命令
Router(config-router)#network 192.168.3.0   // 网络 192.168.3.0 与我直连
Router(config-router)#network 192.168.2.0   // 网络 192.168.2.0 与我直连
Router(config-router)#^z   //直接退到特权模式
Router#show ip route    //查看路由表

配置完成后，查看路由表及验证是否能够ping通

3.动态路由OSPF

OSPF（Open Shortest Path First 开放式最短路径优先）是一个内部网关协议（Interior Gateway Protocol，简称 IGP）， 用于在单一自治系统（Autonomous System，AS）内决策路由。OSPF 性能优于 RIP，是当前域内路由广泛使用的路由协议

清除 RIP 路由配置：

1. 直接关闭路由器电源。相当于没有保存任何配置，然后各接口再按照前面基本配置所述重新配置 IP 等参数
2. 使用 no 命令清除 RIP 路由。在全局配置模式下，各路由器都使用：no router rip 命令进行清除

A大学路由器 OSPF 路由配置：

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#router ospf 1   // 启用 OSPF 路由协议，进程号为1（可暂不理会进程号概念）
Router(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0   // 自治域0中的属于 192.168.1.0/24 网络的所有主机（反向掩码）参与 OSPF
Router(config-router)#network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 0   // 自治域0中的属于 192.168.2.0/24 网络的所有主机（反向掩码）参与 OSPF
Router(config-router)#^z   //直接退到特权模式
Router#show ip route    //查看路由表

B大学路由器 OSPF 路由配置：

Router>en   // 从普通模式进入特权模式
Router#conf t   // 进入全局配置模式
Router(config)#router ospf 1   // 启用 OSPF 路由协议，进程号为1
Router(config-router)#network 192.168.3.0 0.0.0.255 area 0   // 自治域0中的属于 192.168.3.0/24 网络的所有主机（反向掩码）参与 OSPF
Router(config-router)#network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 0   // 自治域0中的属于 192.168.2.0/24 网络的所有主机（反向掩码）参与 OSPF
Router(config-router)#^z   //直接退到特权模式
Router#show ip route    //查看路由表

查看路由表你可看到标记为 O 的一条路由，O 表示 OSPF 。

至此，这些 PC 能全部相互 ping 通！

? 秘籍

可以在特权模式下使用 debug ip ospf events 开启 OSPF 诊断（no debug ip ospf events 关闭诊断）， 可看到路由器之间发送的 Hello 信息用以诊断当前的链路是否发生改变以便进行路由调整（事件触发而非定时更新！）。

? 反向掩码

我们常见的子网掩码是所谓的正向掩码，用连续的 1 和 0 来表示，其中 1 表示需精确匹配， 0 则无需，以此得到网络号。

类似的，反向掩码也使用连续的 1 和 0 来表示，但相反，其中 0 表示需精确匹配， 1 则无需，以此得到相关的 IP，主要用于 OSPF 中。

六、虚拟局域网 VLAN

VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网。通过划分 VLAN，我们可以把一个物理网络划分为多个逻辑网段即多个子网。

划分 VLAN 后可以杜绝网络广播风暴，增强网络的安全性，便于进行统一管理等。

在 CPT 中构建如下图所示拓扑：

下面我们就该交换机的 24 个 100M 接口分为 3 个部分，划分到 3 个不同的 VLAN 中，id 号分别设为 10、20、30，且设置别名（computer、communication、electronic）以利于区分和管理。

双击交换机选择CLI项，加入以下配置
交换机 VLAN 配置：

Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#vlan 10    // 创建 id 为 10 的 VLAN（缺省的，交换机所有接口都属于VLAN 1，不能使用）
Switch(config-vlan)#name computer    // 设置 VLAN 的别名
Switch(config-vlan)#exit
Switch(config)#int vlan 10    // 该 VLAN 为一个子网，设置其 IP，作为该子网网关
Switch(config-if)#ip address 192.168.0.1 255.255.255.0
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#vlan 20    // 创建 id 为 20 的 VLAN
Switch(config-vlan)#name communication    //设置别名
Switch(config-vlan)#exit
Switch(config)#int vlan 20
Switch(config-if)#ip addr 192.168.1.1 255.255.255.0
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#vlan 30    // 创建 id 为 20 的 VLAN
Switch(config-vlan)#name electronic    // 设置别名
Switch(config-vlan)#exit
Switch(config)#int vlan 30
Switch(config-if)#ip add 192.168.2.1 255.255.255.0
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#int range f0/1-8    // 成组配置接口（1-8）
Switch(config-if-range)#switchport mode access    // 设置为存取模式
Switch(config-if-range)#switchport access vlan 10    // 划归到 VLAN 10 中
Switch(config-if-range)#exit
Switch(config)#int range f0/9-16
Switch(config-if-range)#switchport mode access
Switch(config-if-range)#switchport access vlan 20
Switch(config-if-range)#exit
Switch(config)#int range f0/17-24
Switch(config-if-range)#switchport mode access
Switch(config-if-range)#switchport access vlan 30
Switch(config-if-range)#^Z
Switch#show vlan // 查看 VLAN 的划分情况

至此，在该交换机上我们就划分了 3 个 VLAN（不包括缺省的 VLAN 1）。
各 VLAN 下 PC 的网络配置及连接的交换机接口如下表：

VLAN的划分
用PC0(ip 192.168.0.1)pingPC5(ip 192.168.2.2)

结果是无法ping通

✎ 思考

分析一下当前为何不同 VLAN 中的 PC 不能通信？网关在此起什么作用？我们的网关又在何处？如何发起广播测试？

答：通过划分vlan，同一个vlan中的端口可以不通过路由器直接通信，而不同vlan之间则需要路由器进行路由。作为每个vlan之间通信的进出口，网关应该在路由器的位置。广播测试是在每一个vlan之中进行的。vlan作用就是隔离广播，避免发生广播风暴。

七、虚拟局域网管理 VTP

VTP（VLAN Trunk Protocol）即 VLAN 中继协议。VTP 通过 ISL 帧或 Cisco 私有 DTP 帧（可查阅相关资料了解）保持 VLAN 配置统一性，也被称为虚拟局域网干道协议，它是思科私有协议。 VTP 统一管理、增加、删除、调整VLAN，自动地将信息向网络中其它的交换机广播。

此外，VTP 减小了那些可能导致安全问题的配置，只要在 VTP Server 做相应设置，VTP Client 会自动学习 VTP Server 上的 VLAN 信息。

为演示 VTP，重新构建如下拓扑结构：

3560 VTP Server配置

Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#hostname 3560    // 更改交换机名称（可选）
3560(config)#vtp domain cqjtu   // 设置 VTP 域名称为 cqjtu
3560(config)#vtp mode server    // 设置其为 VTP 服务器模式
3560(config)#vlan 2             // 新建VLAN 2
3560(config-vlan)#name computer // 设置 VLAN 2 的别名（可选）
3560(config-vlan)#exit
3560(config)#vlan 3             // 再建 VLAN 3
3560(config-vlan)#name communication    //设置 VLAN 2 的别名（可选）
3560(config-vlan)#exit
3560(config)#int vlan 2    // 配置接口 VLAN 2，它将是该子网（左边）的网关
3560(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
3560(config-if)#exit
3560(config)#int vlan 3    // 配置接口 VLAN 3，它将是该子网（右边）的网关
3560(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0

2960 VTP Client配置

Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#hostname 2960A    // 更改交换机名称（可选）
2960A(config)#vtp domain cqjtu   // 加入名为 cqjtu 的 VTP 域
2960A(config)#vtp mode client    // 设置模式为 VTP 客户
2960A(config)#int g0/1    // 配置与核心交换机 3560 连接的 g0/1 千兆接口
2960A(config-if)#switchport mode trunk    // 设置该接口为中继（trunk）模式
2960A(config-if)#switchport trunk allowed vlan all  // 允许为所有的 VLAN 中继
2960A(config-if)#exit
2960A(config)#int f0/1    // 配置接口 1
2960A(config-if)#switchport mode access    // 设置该接口为正常访问模式
2960A(config-if)#switchport access vlan 2  // 将接口划分到 VLAN 2
2960A(config-if)#exit
2960A(config)#int f0/2    // 配置接口 2
2960A(config-if)#switchport mode access    // 设置该接口为正常访问模式
2960A(config-if)#switchport access vlan 3  // 将接口划分到 VLAN 3

PC机配置

使用 PC0（192.168.1.2） ping PC1（192.168.2.2） 的结果如何？使用 PC0 ping PC2 的结果如何？想想为什么？

八、VLAN 间的通信

我们使用的核心交换机 3560 是个 3 层交换机，可工作在网络层，也称路由交换机，即具有路由功能，能进行这种转发操作。

3560交换机配置

3560>en
3560#conf t
3560(config)#int g0/1    // 配置连接左边 2960A 交换机的接口
3560(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q    // 封装 VLAN 协议
3560(config-if)#switchport mode trunk     // 设置为中继模式
3560(config-if)#switchport trunk allowed vlan all     // 在所有 VLAN 间转发
3560(config-if)#exit
3560(config)#int g0/2    // 配置连接右边 2960B 交换机的接口
3560(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q    //封装 VLAN 协议
3560(config-if)#switchport mode trunk     // 设置为中继模式
3560(config-if)#switchport trunk allowed vlan all     // 在所有 VLAN 间转发
3560(config-if)#exit
3560(config)#ip routing    // 启用路由转发功能

再使用 PC0（192.168.1.2） ping PC1（192.168.2.2） 的结果如何？使用 PC0 ping PC2 的结果如何？

答：两个仍旧都无法ping通。问题还是出现在PC机与交换机之间，它们连线还是不通。

九、DHCP、DNS及Web服务器简单配置

建立如下拓扑图

该拓扑中，服务器及客户机都连在同一交换机上。为简单起见，服务器 Server-PT 同时作为 DHCP、DNS 以及 Web 服务器，各客户机无需配置，将自动获取网络配置。

点击 CPT 拓扑图中的 Server 图标，设置其静态 IP 地址为 19.89.6.4/24，然后选择 Service 进行如下相关配置：

✎ 试一试

1. 先查看各 PC，看看是否获得网络配置
   

2. 因为我们在 DNS 服务器中把谷歌和百度的 IP 都设为了 19.89.6.4，即 Server-PT，所以，如果打开 PC0 的浏览器，输入 www.google.com 或者 www.baidu.com，我们都应该看到默认的 Server-PT 这个 Web 服务器的主页（你也可进行编辑）