Cisco Packet Tracer的路由设置与相关协议的使用

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Cisco Packet Tracer的路由设置与相关协议的使用

• CPT上交换机的初学与设置
• • 一.直接连接两台 PC 构建 LAN
  • 二.用交换机构建 LAN
  • 三.交换机接口地址列表
  • 四.生成树协议
• CPT上路由器的原理与应用
• • 一.静态路由
  • 二.动态路由RIP
  • 三.动态路由 OSPF
• CPT上一些主流协议的使用与验证
• • 一.基于端口的网络地址翻译 PAT
  • 二.虚拟局域网 VLAN
  • 三.虚拟局域网管理 VTP
  • 四.VLAN 间的通信

CPT上交换机的初学与设置

一.直接连接两台 PC 构建 LAN

将两台PC直接连接构成一个网络。进行两台PC的基本网络配置，配置IP地址即可，然后相互ping通即成功。

二.用交换机构建 LAN

构建如下拓扑结构的局域网：

问：PC0能否ping通PC1、PC2、PC3 ？
答：PC0能ping通PC1，但PC2和PC3不能ping通。
问：PC3 能否 ping 通 PC0、PC1、PC2 ？为什么？
答：PC3能ping通PC2，但PC0和PC1不能ping通，因为PC0，PC1和PC3不属于一个子网。
问：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？
答：能，因为四个ip的前6位都是192.168，所以改变为255.255.0.0不受第三个255的影响，即此时他们的网关号都相同。
问：使用二层交换机连接的网络需要配置网关吗？为什么？
答：用于在2个网络间建立传输连接，使不同网络上的主机间可以建立起跨越多个网络的级联的、点对点的传输连接。

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。随着网络通信的增加，各交换机都将生成自己完整的 MAC 表，此时交换机的交换速度就是最快的！

先接连接好线路，然后查看交换机中的mac地址，可以看出，目前的mac地址全是空的。

下面我们配置两台计算机，ip地址分别设为192.168.1.1和192.168.1.2.此时用两台中任意一台去ping另外一台，交换机列表就更新了地址。

四.生成树协议

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，Switch5 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


可以看到switch12已经有了switch13和switch10的mac地址了。

删除中间那根线，但是依然无法建立互通。

查看switch13的列表，和switch12的连接未通

CPT上路由器的原理与应用

一.静态路由

本次模拟重庆交通大学与重庆大学的网络连接。
假设：重庆交通大学获得的IP为192.168.1.0/24，重庆大学获得的IP为192.168.3.0/24中间路由器的IP为192.168.2.0/24。
通过以上条件，我们模拟出两个学校中的网络连接，构建如以下拓扑

说明：
1.左边路由器是交通大学的，其下使用交换机连接交通大学的网络，分配网络号 192.168.1.0/24，该路由器接口也是交通大学网络的网关，分配 IP 为 192.168.1.1
2.右边路由器是重庆大学的，其下使用交换机连接重庆大学的网络，分配网络号 192.168.3.0/24，该路由器接口也是重庆大学网络的网关，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
4.现实中，交通大学和重庆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 口进行，为什么一般不通过双绞线连接，因为双绞线的有效连接距离为100米，对于两个学校的连接距离，用双绞线是不太现实的。
5.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
6.在模拟的广域网连接中需注意 DCE 和 DTE 端，在 DCE 端需配置时钟频率 64000
7.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。
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
8.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。
9.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

各个器件的配置
1.PC机的设置
PC机的IP，网关和子网掩码的设置，在重庆交通大学的PC机网关就设192.168.1.1，重庆大学的PC机设为192.168.3.1 子网统一设为255.255.255.0，IP就根据自己分配的来设置。

重庆交通大学的某一PC机

重庆大学的某一PC机

2.路由器的配置
关于路由器的配置有两种方法，可以直接使用桌面操作，也可以使用命令行。下面两种方式都会说到。
当我们打开路由器设置时，会设置几个地方的参数

说明：
static静态路由会控制你的下个路由地方和与下个路由器之间的子网。
FastEthernet快速以太网连接口，就直接连接PC或者交换机。
serial是连接与另外一个路由器的串口



重庆大学的路由器routeer7同理

下面是命令行模式：

重庆交通大学的路由设置
设置FastEthernet：

Router#en 
Router#config
Router(config)#in fa 0/0
Router(config-if)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0

设置serial：

Router(config)#in s 2/0
Router(config-if)#ip add 192.168.2.1 255.255.255.0
Router(config-if)#

设置路由：

Router#en 
Router#config
Configuring from terminal, memory, or network [terminal]? 
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
Router(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.2.2

重庆大学同理。

现在的路由器的基本配置完成。重庆交通大学的计算机已经可以与重庆大学的计算机开始通信了。
先查看重庆交通大学的一台计算机

可以看出从重庆交通大学的一台192.168.1.3访问ip为192.168.3.3的计算机

二.动态路由RIP

动态路由协议采用自适应路由算法，能够根据网络拓扑的变化而重新计算机最佳路由。RIP 的全称是 Routing Information Protocol，是距离矢量路由的代表（目前虽然淘汰，但可作为我们学习的对象）。使用 RIP 协议只需要告诉路由器直接相连有哪些网络即可，然后 RIP 根据算法自动构建出路由表。因为我们模拟的网络非常简单，因此不能同时使用静态和动态路由，否则看不出效果，所以我们需要把刚才配置的静态路由先清除掉。

网络连接的硬件不变，先清除上面静态路由的相关配置。

重庆交通大学：

Router(config)#no ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.2.2

现在的表中已经空了

重庆大学

Router(config)#no ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.2.1

清除完配置后按一下设置
重庆交通大学：

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

重庆大学：

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

依然是重庆交通大学的192.168.1.3的主机ping重庆大学的192.168.3.3，连接良好。

三.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。
同样的，我们需要把刚才配置的 RIP 路由先清除掉。

Router(config)#no router rip

交通大学路由器 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

重庆大学路由器 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

下面用重庆大学的192.168.3.3ping重庆交通大学的192.168.1.2，连接良好。

CPT上一些主流协议的使用与验证

一.基于端口的网络地址翻译 PAT

网络地址转换（NAT，Network Address Translation）被各个 Internet 服务商即 ISP 广泛应用于它们的网络中，也包括 WiFi 网络。 原因很简单，NAT 不仅完美地解决了 lP 地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。

NAT 的实现方式一般有三种：
静态转换： Static NAT
动态转换： Dynamic NAT
端口多路复用： OverLoad

端口多路复用使用最多也最灵活。OverLoad 是指不仅改变发向 Internet 数据包的源 IP 地址，同时还改变其源端口，即进行了端口地址转换（PAT，Port Address Translation）。采用端口多路复用方式，内部网络的所有主机均可共享一个合法外部 IP 地址实现对 Internet 的访问，从而可以最大限度地节约IP地址资源。 同时，又可隐藏网络内部的所有主机，有效避免来自 Internet 的攻击。因此，目前网络中应用最多的就是端口多路复用方式。

用上面的方法(直接用户界面修改或者命令行修改)把相关配置修改为下列

重新设置OSPF
重庆交通大学的OSPF：

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 202.202.240.0 0.0.0.255 area 0   // 自治域0中的属于202.202.240.0/24网络的所有主机（反向掩码）参与 OSPF

重庆大学的OSPF：

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 202.202.240.0 0.0.0.255 area 0   // 自治域0中的属于202.202.240.0/24网络的所有主机（反向掩码）参与 OSPF
Router(config-router)#network 8.8.8.0 0.0.0.255 area 0   // 自治域0中的属于8.8.8.0/24网络的所有主机（反向掩码）参与 OSPF

现在测试各台电脑之间的连通性，无论是外网还是内网，都已经连通了。

下面我们将重庆大学的路由器看着 Internet 中的骨干路由器，那么这些路由器将不会转发内部/私有 IP 地址的包（直接丢弃）。我们通过在重庆大学路由器上实施访问控制 ACL ，即丢弃来自交通大学（私有 IP 地址）的包来模拟这个丢包的过程。

再重新设置重庆大学的网络配置

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)#access-list 1 deny 192.168.1.0 0.0.0.255  // 创建 ACL 1，丢弃/不转发来自 192.168.1.0/24 网络的所有包
Router(config)#access-list 1 permit any  // 添加 ACL 1 的规则，转发其它所有网络的包
Router(config)#int s0/0   // 配置广域网口
Router(config-if)#ip access-group 1 in  // 在广域网口上对进来的包实施 ACL 1 中的规则，实际就是广域网口如果收到来自 192.168.1.0/24 IP的包即丢弃

此时，再使用交通大学内部的 PC0（192.168.1.2）来 ping 重庆大学的 PC2（8.8.8.2）就不成功了，会显示目的主机不可到达（Destination host unreachable）信息。

我们开始真正的实现PAT，把地址翻译出去。即：我们将会在交通大学路由器的出口上将内部/私有 IP 地址转换为外部/公开 IP，从而包的源 IP 发生了改变，就不会被重庆大学路由器丢弃，因此网络连通。

交通大学的路由配置：

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)#access-list 1 permit 192.168.1.0 0.0.0.255  // 创建 ACL 1，允许来自 192.168.1.0/24 网络的所有包
Router(config)#ip nat inside source list 1 interface s0/0 overload  // 来自于 ACL 中的 IP 将在广域网口实施 PAT
Router(config)#int f0/0   // 配置以太网口
Router(config-if)#ip nat inside   // 配置以太网口为 PAT 的内部
Router(config)#int s0/0   // 配置广域网口
Router(config-if)#ip nat outside   // 配置广域网口为 PAT 的外部

可以从实验中看出，192.168.1.2能ping通8.8.8.2。

二.虚拟局域网 VLAN

在实际网络中（如我校的网络），你可看到路由器一般位于网络的边界，而内部几乎全部使用交换机连接。前面我们分析过，交换机连接的是同一个子网！ 显然，在这样一个大型规模的子网中进行广播甚至产生广播风暴将严重影响网络性能甚至瘫痪。另外我们也已经知道，其实学校是划分了 N 多个子网的，那么这些交换机连接的就绝不是一个子网！这样矛盾的事情该如何解释呢？我们实际上使用了支持 VLAN 的交换机！而前述的交换机只是普通的 2 层交换机（或者我们把它当作 2 层交换机在使用。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。
下面将网络拓扑图画为如下：

Cisco 2960 交换机是支持 VLAN 的交换机，共有 24 个 100M 和 2 个 1000M 以太网口。默认所有的接口都在 VLAN 1 中，故此时连接上来的计算机都处于同一 VLAN，可以进行通信。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。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。

交换机的设置

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

查看设置好的交换机参数

把pc机的参数设为下列：

从结果可以看出使用192.168.2.2这台主机去访问不是同一VLAN中的192.168.0.2是无法访问的，只能访问同一VLAN下的192.168.0.2。

三.虚拟局域网管理 VTP

前一个实验我们在交换机上进行了 VLAN 的规划和划分。但在实际应用中，我们绝不允许在这些支持VLAN的交换机上进行随意的 VLAN 划分，如此将造成管理混乱！VLAN的划分必须得到统一的规划和管理，这就需要 VTP 协议。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：

3560-24PS的配置：

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

左边的2960交换机配置：

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

右边的2960交换机配置：

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

各台PC机的配置：

可以看出ping任何一个PC机都不行

四.VLAN 间的通信

VTP 只是给我们划分和管理 VLAN 提供了方便，由上面的测试得知，目前我们仍然不能在 VLAN 间通信。因为默认的，VLAN 间是不允许进行通信，此时我们需要所谓的独臂路由器在 VLAN 间为其进行转发！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。
所以设置3560交换机参数：

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

可以看出现在能ping通了

本文标签： 路由 协议 Cisco Packet Tracer