路由和交换技术实验及实训（第2版）——基于Cisco Packet Tracer

充分体现了教材《交换和路由技术》（第2版）和主流网络技术接轨的优势；培养学生基于Cisco设备设计、配置和调试复杂网络系统的能力；帮助学生更好地理解各种交换和路由技术；培养学生实施网络工程的能力。 

这是一本和教材《交换和路由技术》（第2版）配套的实验指南，设计了验证教材各章内容的一系列实验，对每一个实验给出了实验原理、实验步骤和命令行配置过程，由于大量实验都选自实际网络应用问题的解决方案，通过实验可以培养学生解决实际网络问题和实施网络工程的能力。

目录

第1章实验基础

1.1Cisco Packet Tracer 7.1.1使用说明

1.1.1功能介绍

1.1.2Cisco Packet Tracer 7.1.1登录过程

1.1.3用户界面

1.1.4工作区分类

1.1.5操作模式

1.1.6设备类型和配置方式

1.2IOS命令模式

1.2.1用户模式

1.2.2特权模式

1.2.3全局模式

1.2.4IOS帮助工具

1.2.5取消命令过程

1.3网络设备配置方式

1.3.1控制台端口配置方式

1.3.2Telnet配置方式

第2章交换机和交换式以太网实验

2.1交换机实验基础

2.1.1直通线和交叉线

2.1.2交换机实验中需要注意的几个问题

2.2集线器和交换机工作原理验证实验

2.2.1实验内容

2.2.2实验目的

2.2.3实验原理

2.2.4关键命令说明

2.2.5实验步骤

2.2.6命令行接口配置过程

2.3交换式以太网实验

2.3.1实验内容

2.3.2实验目的

2.3.3实验原理

2.3.4实验步骤

2.4交换机远程配置实验

2.4.1实验内容

2.4.2实验目的

2.4.3实验原理

2.4.4关键命令说明

2.4.5实验步骤

2.4.6命令行接口配置过程

第3章虚拟局域网实验

3.1单交换机VLAN配置实验

3.1.1实验内容

3.1.2实验目的

3.1.3实验原理

3.1.4关键命令说明

3.1.5实验步骤

3.1.6命令行接口配置过程

3.2跨交换机VLAN配置实验

3.2.1实验内容

3.2.2实验目的

3.2.3实验原理

3.2.4实验步骤

3.2.5命令行接口配置过程

3.3交换机远程配置实验

3.3.1实验内容

3.3.2实现目的

3.3.3实现原理

3.3.4实验步骤

3.3.5命令行接口配置过程

3.4RSPAN配置实验

3.4.1实验内容

3.4.2实验目的

3.4.3实验原理

3.4.4关键命令说明

3.4.5实验步骤

3.4.6命令行接口配置过程

3.5VTP配置实验

3.5.1实验内容

3.5.2实验目的

3.5.3实验原理

3.5.4关键命令说明

3.5.5实验步骤

3.5.6命令行接口配置过程

第4章生成树实验

4.1容错实验

4.1.1实验内容

4.1.2实验目的

4.1.3实验原理

4.1.4关键命令说明

4.1.5实验步骤

4.1.6命令行接口配置过程

4.2负载均衡实验

4.2.1实验内容

4.2.2实验目的

4.2.3实验原理

4.2.4实验步骤

4.2.5命令行接口配置过程

4.2.6端口状态快速转换过程

第5章链路聚合实验

5.1链路聚合配置实验

5.1.1实验内容

5.1.2实验目的

5.1.3实验原理

5.1.4关键命令说明

5.1.5实验步骤

5.1.6命令行接口配置过程

5.2链路聚合与VLAN配置实验

5.2.1实验内容

5.2.2实验目的

5.2.3实验原理

5.2.4实验步骤

5.2.5命令行接口配置过程

5.3链路聚合与生成树配置实验

5.3.1实验内容

5.3.2实验目的

5.3.3实验原理

5.3.4实验步骤

5.3.5命令行接口配置过程

5.4链路聚合与RSPAN配置实验

5.4.1实验内容

5.4.2实验目的

5.4.3实验原理

5.4.4实验步骤

5.4.5命令行接口配置过程

第6章路由器和网络互联实验

6.1直连路由项配置实验

6.1.1实验内容

6.1.2实验目的

6.1.3实验原理

6.1.4关键命令说明

6.1.5实验步骤

6.1.6命令行接口配置过程

6.2PSTN和以太网互联实验

6.2.1实验内容

6.2.2实验目的

6.2.3实验原理

6.2.4关键命令说明

6.2.5实验步骤

6.2.6命令行接口配置过程

6.3静态路由项配置实验

6.3.1实验内容

6.3.2实验目的

6.3.3实验原理

6.3.4关键命令说明

6.3.5实验步骤

6.3.6命令行接口配置过程

6.4点对点信道互联以太网实验

6.4.1实验内容

6.4.2实验目的

6.4.3实验原理

6.4.4关键命令说明

6.4.5实验步骤

6.4.6命令行接口配置过程

6.5默认路由项配置实验

6.5.1实验内容

6.5.2实验目的

6.5.3实验原理

6.5.4实验步骤

6.5.5命令行接口配置过程

6.6路由项聚合实验

6.6.1实验内容

6.6.2实验目的

6.6.3实验原理

6.6.4实验步骤

6.6.5命令行接口配置过程

6.7HSRP实验

6.7.1实验内容

6.7.2实验目的

6.7.3实验原理

6.7.4关键命令说明

6.7.5实验步骤

6.7.6命令行接口配置过程

6.8路由器远程配置实验

6.8.1实验内容

6.8.2实验目的

6.8.3实验原理

6.8.4关键命令说明

6.8.5实验步骤

6.8.6命令行接口配置过程

第7章路由协议实验

7.1RIP配置实验

7.1.1实验内容

7.1.2实验目的

7.1.3实验原理

7.1.4关键命令说明

7.1.5实验步骤

7.1.6命令行接口配置过程

7.2RIP计数到无穷大实验

7.2.1实验内容

7.2.2实验目的

7.2.3实验原理

7.2.4关键命令说明

7.2.5实验步骤

7.2.6命令行接口配置过程

7.3单区域OSPF配置实验

7.3.1实验内容

7.3.2实验目的

7.3.3实验原理

7.3.4关键命令说明

7.3.5实验步骤

7.3.6命令行接口配置过程

7.4多区域OSPF配置实验

7.4.1实验内容

7.4.2实验目的

7.4.3实验原理

7.4.4实验步骤

7.4.5命令行接口配置过程

7.5BGP配置实验

7.5.1实验内容

7.5.2实验目的

7.5.3实验原理

7.5.4关键命令说明

7.5.5实验步骤

7.5.6命令行接口配置过程

7.6RIP与HSRP实验

7.6.1实验内容

7.6.2实验目的

7.6.3实验原理

7.6.4实验步骤

7.6.5命令行接口配置过程

第8章网络地址转换实验

8.1PAT配置实验

8.1.1实验内容

8.1.2实验目的

8.1.3实验原理

8.1.4关键命令说明

8.1.5实验步骤

8.1.6命令行接口配置过程

8.2无线路由器配置实验

8.2.1实验内容

8.2.2实验目的

8.2.3实验原理

8.2.4实验步骤

8.3多个内部网络串联接入互联网实验

8.3.1实验内容

8.3.2实验目的

8.3.3实验原理

8.3.4实验步骤

8.4动态NAT配置实验

8.4.1实验内容

8.4.2实验目的

8.4.3实验原理

8.4.4关键命令说明

8.4.5实验步骤

8.4.6命令行接口配置过程

8.5静态NAT配置实验

8.5.1实验内容

8.5.2实验目的

8.5.3实验原理

8.5.4实验步骤

8.5.5命令行接口配置过程

8.6综合NAT配置实验

8.6.1实验内容

8.6.2实验目的

8.6.3实验原理

8.6.4关键命令说明

8.6.5实验步骤

8.6.6命令行接口配置过程

第9章三层交换机和三层交换实验

9.1多端口路由器互联VLAN实验

9.1.1实验内容

9.1.2实验目的

9.1.3实验原理

9.1.4实验步骤

9.1.5命令行接口配置过程

9.2三层交换机三层接口实验

9.2.1实验内容

9.2.2实验目的

9.2.3实验原理

9.2.4关键命令说明

9.2.5实验步骤

9.2.6命令行接口配置过程

9.3单臂路由器互联VLAN实验

9.3.1实验内容

9.3.2实验目的

9.3.3实验原理

9.3.4关键命令说明

9.3.5实验步骤

9.3.6命令行接口配置过程

9.4三层交换机IP接口实验

9.4.1实验内容

9.4.2实验目的

9.4.3实验原理

9.4.4关键命令说明

9.4.5实验步骤

9.4.6命令行接口配置过程

9.5多个三层交换机互连实验

9.5.1实验内容

9.5.2实验目的

9.5.3实验原理

9.5.4实验步骤

9.5.5命令行接口配置过程

9.6两个三层交换机互连实验

9.6.1实验内容

9.6.2实验目的

9.6.3实验原理

9.6.4关键命令说明

9.6.5实验步骤

9.6.6命令行接口配置过程

9.7三层交换机链路聚合实验

9.7.1实验内容

9.7.2实验目的

9.7.3实验原理

9.7.4实验步骤

9.7.5命令行接口配置过程

第10章IPv6实验

10.1基本配置实验

10.1.1实验内容

10.1.2实验目的

10.1.3实验原理

10.1.4关键命令说明

10.1.5实验步骤

10.1.6命令行接口配置过程

10.2静态路由项配置实验

10.2.1实验内容

10.2.2实验目的

10.2.3实验原理

10.2.4关键命令说明

10.2.5实验步骤

10.2.6命令行接口配置过程

10.3RIP配置实验

10.3.1实验内容

10.3.2实验目的

10.3.3实验原理

10.3.4关键命令说明

10.3.5实验步骤

10.3.6命令行接口配置过程

10.4单区域OSPF配置实验

10.4.1实验内容

10.4.2实验目的

10.4.3实验原理

10.4.4关键命令说明

10.4.5实验步骤

10.4.6命令行接口配置过程

10.5双协议栈配置实验

10.5.1实验内容

10.5.2实验目的

10.5.3实验原理

10.5.4实验步骤

10.5.5命令行接口配置过程

10.6隧道配置实验

10.6.1实验内容

10.6.2实验目的

10.6.3实验原理

10.6.4关键命令说明

10.6.5实验步骤

10.6.6命令行接口配置过程

10.7NATPT配置实验一

10.7.1实验内容

10.7.2实验目的

10.7.3实验原理

10.7.4关键命令说明

10.7.5实验原理

10.7.6命令行接口配置过程

10.8NATPT配置实验二

10.8.1实验内容

10.8.2实验目的

10.8.3实验原理

10.8.4关键命令说明

10.8.5实验步骤

10.8.6命令行接口配置过程

参考文献

前言

本书是与《路由和交换技术（第2版）》配套的实验教材，详细介绍了Cisco Packet Tracer软件实验平台的功能和使用方法，以及在该软件实验平台上完成交换机和交换式以太网、虚拟局域网、生成树、链路聚合、路由器和网络互联、路由协议、网络地址转换、三层交换机和三层交换以及IPv6等相关实验的方法和步骤。
本书针对教材的每一章内容设计了大量的实验，这些实验一部分是教材中的案例和实例的具体实现，用于验证教材内容，帮助读者更好地理解、掌握教材内容；另一部分是实际问题的解决方案，给出用Cisco网络设备设计具体网络的方法和步骤。每一个实验都对实验原理、实验过程中使用的Cisco IOS命令和实验步骤进行了深入讨论，不仅使读者掌握用Cisco设备完成交换式以太网和互联网络设计、实施的方法和步骤，而且使读者进一步理解实验所涉及的原理和技术。
Cisco Packet Tracer软件实验平台的人机界面非常接近实际设备的配置过程，除了连接线缆等物理动作外，读者通过Cisco Packet Tracer软件实验平台完成实验与通过实际Cisco网络设备完成实验几乎没有差别。通过Cisco Packet Tracer软件实验平台，读者完全可以完成复杂的交换式以太网和互联网络的设计、配置和验证过程。更为难得的是，Cisco Packet Tracer软件实验平台可以模拟IP分组端到端传输过程中交换机、路由器等网络设备处理IP分组的每一个步骤，显示各个阶段应用层消息，传输层报文，IP分组，封装IP分组的链路层帧的结构、内容和首部中每一个字段的值，使读者可以直观地了解IP分组的端到端传输过程及IP分组端到端传输过程中各层PDU的细节和变换过程。
“路由和交换技术”课程是一门实验性很强的课程，需要通过实际网络设计过程来加深对教学内容的理解，培养学生分析问题、解决问题的能力，但实验又是一大难题，因为很少有学校可以提供设计、实施复杂交换式以太网和互联网络的网络实验室，Cisco Packet Tracer软件实验平台和本书很好地解决了这一难题。
作为与《路由和交换技术（第2版）》配套的实验教材，本书和《路由和交换技术（第2版）》相得益彰。《路由和交换技术（第2版）》内容为读者提供了复杂交换式以太网和互联网络设计原理和技术， 本书提供了在Cisco Packet Tracer软件实验平台上运用《路由和交换技术（第2版）》内容提供的理论和技术进行设计、配置和调试各种规模的交换式以太网和互联网络的步骤和方法，读者用《路由和交换技术（第2版）》提供的网络设计原理和技术指导实验，反过来又通过实验来加深理解《路由和交换技术（第2版）》内容，课堂教学和实验形成良性互动。
与《路由和交换技术实验及实训》相比，本书主要做了以下改进： 一是基于Cisco Packet Tracer 7.1.1设计实验； 二是增加了一些只有Cisco Packet Tracer 7.1.1支持的实验； 三是对《路由和交换技术实验及实训》内容重新进行了梳理，增强了内容的逻辑性和可读性。
本书既是一本与《路由和交换技术（第2版）》教材配套的实验指导书，又是一本指导读者用Cisco设备完成交换式以太网和互联网络设计、实施的网络工程手册，同时还是一本很好的CCNA 路由和交换的实验辅导教材。因此，它是一本理想的网络工程专业路由和交换技术课程的实验教材； 对准备完成CCNA路由和交换认证的人员以及从事校园网、企业网设计与实施的工程技术人员，也是一本非常好的参考书。
限于作者的水平，书中疏漏之处在所难免，殷切希望读者批评指正，也殷切希望读者能够就本书内容和叙述方式提出宝贵意见和建议，以便进一步完善本书内容。作者Email地址为：[email protected]。
作者
2018年6月

第3章
CHAPTER 3

虚拟局域网实验

通过虚拟局域网实验帮助读者深刻理解虚拟局域网产生的原因、作用和实现机制。掌握将一个大型物理以太网划分为多个虚拟局域网的过程。深入了解属于每一个虚拟局域网的终端具有物理位置无关性、每一个虚拟局域网就是一个逻辑上独立的网络和每一个虚拟局域网就是一个独立的广播域等虚拟局域网特性。
3.1单交换机VLAN配置实验
3.1.1实验内容

交换机连接终端和集线器的方式及端口分配给各个VLAN的情况如图3.1所示。初始状态下各个VLAN对应的转发表内容为空，依次进行以下①~⑥MAC帧传输过程，针对每一次MAC帧传输过程，记录下转发表的变化过程及MAC帧到达的终端。

图3.1交换机连接终端和集线器的方式及端口分配给各个VLAN的情况

① 终端A→终端B。
② 终端B→终端A。
③ 终端E→终端B。
④ 终端B→终端E。
⑤ 终端B发送广播帧。
⑥ 终端F→终端E。
3.1.2实验目的
(1)   验证交换机VLAN配置过程。
(2) 验证属于同一VLAN的终端之间的通信过程。
(3) 验证每一个VLAN为独立的广播域。
(4) 验证属于不同VLAN的两个终端之间不能相互通信。
(5) 验证转发项与VLAN之间的对应关系。
3.1.3实验原理
默认情况下，交换机所有端口属于默认VLAN—VLAN 1，因此，交换机的所有端口属于同一个广播域，任何终端发送的以广播地址为目的MAC地址的MAC帧到达连接在交换机上的所有终端。由于与交换机端口8连接的是集线器，因此，从端口8输出的MAC帧到达连接在集线器上的所有终端。
为了完成如图3.1所示的VLAN划分过程，在交换机中创建VLAN 2和VLAN 3，并根据如表3.1所示的VLAN与交换机端口之间的映射，将交换机端口分配给VLAN。
完成如图3.1所示的VLAN划分过程后，在①~⑥MAC帧传输过程中，MAC帧到达的终端如表3.2所示。

表3.1VLAN与交换机端口映射表

VLAN接入端口

VLAN 21，2，5
VLAN 33，8

表3.2MAC帧到达的终端

MAC帧传输过程到达终端

终端A→终端B终端B、D
终端B→终端A终端A
终端E→终端B终端F、C
终端B→终端E终端A、D
终端B发送广播帧终端A、D
终端F→终端E终端E

3.1.4关键命令说明
Cisco Packet Tracer可以通过图形接口(Config)完成VLAN配置过程，3.1.5节实验步骤中将讨论通过图形接口完成如图3.1所示的VLAN划分过程的步骤和方法。但图形接口仅仅是Cisco Packet Tracer为了方便初学者配置Cisco网络设备提供的一种工具，读者真正需要掌握的是命令行接口(CLI)配置网络设备的过程，这也是实际配置Cisco网络设备的主要方法。
交换机VLAN配置过程分为两个步骤：  一是根据需要在交换机上创建多个VLAN，默认情况下交换机只有一个VLAN——VLAN 1；  二是将交换机端口分配给不同的VLAN。
1. 创建VLAN

Switch(config)#vlan 2

Switch(config-vlan)#name aabb

Switch(config-vlan)#exit

vlan 2是全局模式下使用的命令，该命令的作用：  一是创建一个编号为2(VLAN ID=2)的VLAN；  二是进入该VLAN的VLAN配置模式。
name aabb是特定VLAN配置模式下使用的命令，该命令的作用是为特定VLAN(这里是编号为2的VLAN)定义一个名字aabb。通常情况下为特定VLAN起一个用于标识该VLAN的地理范围或作用的名字，如ComputerROOM。
通过exit命令退出VLAN配置模式，返回到全局模式。
2. 将交换机端口分配给VLAN
1) 分配接入端口

Switch(config)#interface FastEthernet0/1

Switch(config-if)#switchport mode access

Switch(config-if)#switchport access vlan 2

Switch(config-if)#exit

interface FastEthernet0/1是全局模式下使用的命令，该命令的作用是进入交换机端口FastEthernet0/1的接口配置模式，交换机24个端口的编号为FastEthernet0/1~FastEthernet0/24。
switchport mode access是接口配置模式下使用的命令，该命令的作用是将特定交换机端口(这里是FastEthernet0/1)指定为接入端口，接入端口是非标记端口，从该端口输入输出的MAC帧不携带VLAN ID。
switchport access vlan 2是接口配置模式下使用的命令，该命令的作用是将指定交换机端口(这里是FastEthernet0/1)作为接入端口分配给编号为2的VLAN(VLAN ID=2的VLAN)。
通过exit命令退出接口配置模式，返回到全局模式。
2) 分配共享端口

Switch(config)#interface FastEthernet0/2

Switch(config-if)#switchportmode trunk

Switch(config-if)#switchport trunk allowed vlan 2-4,6

Switch(config-if)#exit

通过在全局模式下输入命令interface FastEthernet0/2进入交换机端口FastEthernet0/2的接口配置模式。
switchport mode trunk是接口配置模式下使用的命令，该命令的作用是将特定交换机端口(这里是FastEthernet0/2)指定为主干端口，主干端口就是共享端口，即标记端口。除了属于本地VLAN的MAC帧外，其他从该端口输入输出的MAC帧携带该MAC帧所属VLAN的VLAN ID。
switchport trunk allowed vlan 24,6是接口配置模式下使用的命令，该命令的作用是指定共享特定交换机端口(这里是FastEthernet0/2)的VLAN集合，“24,6”表示VLAN集合由编号2~编号4的三个VLAN和编号为6的VLAN组成。该命令表明端口FastEthernet0/2被编号2~编号4的三个VLAN和编号为6的VLAN(共四个VLAN)共享。