HEFEI UNIVERSITY
数据通信与计算机网络实验报告
题 目： 数据通信与计算机网络实验报告
系 别： 电子信息与电气工程
专业 班级： 11通信工程（1）班
学 号： 1105021006
姓 名： 郭丽丽
导 师： 桂金瑶
成 绩：
20##年 11月19 日
一、VLAN
1、VLAN的基本概念
VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名为"虚拟局域网"。
虚拟局域网(VLAN)是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。VLAN是一种比较新的技术，工作在OSI参考模型的第2层和第3层，一个VLAN就是一个广播域，VLAN之间的通信是通过第3层的路由器来完成的。与传统的局域网技术相比较，VLAN技术更加灵活，它具有以下优点： 网络设备的移动、添加和修改的管理开销减少；可以控制广播活动；可提高网络的安全性。
2、目的
VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）的目的非常的多。通过认识VLAN的本质，将可以了解到其用处究竟在哪些地方。
第一，要知道192.168.1.2/30和192.168.2.6/30都属于不同的网段，都必须要通过路由器才能进行访问，凡是不同网段间要互相访问，都必须通过路由器。
第二，VLAN本质就是指一个网段，之所以叫做虚拟的局域网，是因为它是在虚拟的路由器的接口下创建的网段。
第三，将在交换机的层次上阐述VLAN的目的。
在现实中，由于很多原因必须划分出不同网段。比如就简单的只有销售部和企划部两个网段。那么可以简单的将销售部全部接入一个交换机，然后接入路由器的一个端口，把企划部全部接入一个交换机，然后接入一个路由器端口。这种情况是LAN。然而正如上面所说，如果路由器就一个用于终端的接口，那么这两个交换机就必须接入这同一个路由器的接口，这个时候，如果还想保持原来的网段的划分，那么就必须使用路由器的子接口，创建VLAN.
综上，当一个交换机上的所有端口中有至少一个端口属于不同网段的时候，当路由器的一个物理端口要连接2个或者以上的网段的时候，就是VLAN发挥作用的时候，这就是VLAN的目的。
3、VLAN的优点
静态VLAN的优缺点：
可以说静态VLAN与基于端口的VLAN有一丝相似之处，用户可在交换机上让一个或多个交换机端口形成一个略大一些的虚拟局域网。从一定意义上讲静态虚拟局域网在某些程度上弥补了基于端口的虚拟局域网的缺点。缺陷方面，静态VLAN虽说是可以使多个端口的设置成一个虚拟局域网，假如两个不同端口、不同虚拟局域网的人员聚到一起协商一些事情，这时候问题就出现了，因为端口及虚拟局域网的不一致往往就会直接导致某一个虚拟局域网的人员就不能正常的访问他原先所在的VLAN之中（静态虚拟局域网的端口在同一时间只能属于同一个虚拟局域网），这样就需要网络管理人员随时配合及时修改该线路上的端口。
动态VLAN的优缺点：
与上面两种虚拟局域网的组成方式相比动态的虚拟局域网的优点真的是太多了。首先它适用于当前的无线局域网技术，其次，当用户有需要时对工作基点进行移动时完全不用担心在静态虚拟局域网与基于端口的虚拟局域网出现的一些问题在动态的虚拟局域网中出现，因为动态的虚拟局域网在建立初期已经由网络管理员将整个网络中的所有MAC地址全部输入到了路由器之中，同时如何由路由器通过MAC地址来自动区分每一台电脑属于那一个虚拟局域网，之后将这台电脑连接到对应的虚拟局域网之中。说起缺点，动态的虚拟局域网的缺点跟本谈不上缺点，只是在VLAN建立初期，网络管理人员需将所有机器的MAC进行登记之后划分出MAC所对应的机器的不同权限（虚拟局域网）即可。
4、VLAN的标准
对VLAN的标准，我们只是介绍两种比较通用的标准，当然也有一些公司具有自己的标准，比如Cisco公司的ISL标准，虽然不是一种大众化的标准，但是由于Cisco Catalyst交换机的大量使用，ISL也成为一种不是标准的标准了。
· 802.10标准
在1995年，Cisco公司提倡使用IEEE802.10协议。在此之前，IEEE802.10曾经在全球范围内作为VLAN安全性的同一规范。Cisco公司试图采用优化后的802.10帧格式在网络上传输FramTagging模式中所必须的VLAN标签。然而，大多数802委员会的成员都反对推广802.10。因为，该协议是基于FrameTagging方式的。
· 802.1Q
在1996年3月，IEEE802.1Internetworking委员会结束了对VLAN初期标准的修订工作。新出台的标准进一步完善了VLAN的体系结构，统一了Frame-Tagging方式中不同厂商的标签格式，并制定了VLAN标准在未来一段时间内的发展方向，形成的802.1Q的标准在业界获得了广泛的推广。它成为VLAN史上的一块里程碑。802.1Q的出现打破了虚拟网依赖于单一厂商的僵局，从一个侧面推动了VLAN的迅速发展。另外，来自市场的压力使各大网络厂商立刻将新标准融合到他们各自的产品中。
5、VLAN的发展趋势
在宽带网络中实现的VLAN基本上能满足广大网络用户的需求，但其网络性能、网络流量控制、网络通信优先级控制等还有待提高。前面所提到的VTP技术、STP技术，基于三层交换的VLAN技术等在VLAN使用中存在网络效率的瓶颈问题，这主要是IEEE802.1Q、IEEE802.1D协议的不完善所致，IEEE正在制定和完善IEEE802.1S（Multiple Spanning Trees）和IEEE802.1W（Rapid Reconfiguration of Spanning Tree）来改善VLAN的性能。采用IEEE802.3z和IEEE802.3ab协议，并结合使用RISC（精简指令集计算）处理器或者网络处理器而研制的吉位VLAN交换机在网络流量等方面采取了相应的措施，大大提高了VLAN网络的性能。IEEE802.1P协议提出了COS（Class of Service）标准，这使网络通信优先级控制机制有了参考。
6、配置 VLAN实验
实验中S3、R1、R3、S4模拟为主机迚行测试。其中S3属亍VLAN3、R1、
R3属于VLAN4、S4属亍VLAN5。
配置号码连续的多个VLAN的方式有两种。实验中分别演示。
定义VLAN不接口的对应关系也有两种方式，实验中分别演示。
[S1]interface GigabitEthernet0/0/13
[S1-GigabitEthernet0/0/13]port link-type access
[S1-GigabitEthernet0/0/13]interface GigabitEthernet0/0/1
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access
[S1-GigabitEthernet0/0/1]vlan 3
[S1-vlan3]port GigabitEthernet0/0/13
[S1-vlan3]vlan 4
[S1-vlan4]port GigabitEthernet0/0/1
[S1-vlan4]vlan 5
[S2]vlan batch 3 to 5
[S2]interface GigabitEthernet 0/0/3
[S2-GigabitEthernet0/0/3]port link-type access
[S2-GigabitEthernet0/0/3]port default vlan 4
[S2-GigabitEthernet0/0/3]interface GigabitEthernet 0/0/24
[S2-GigabitEthernet0/0/24]port link-type access
[S2-GigabitEthernet0/0/24]port default vlan 5
VLAN配置拓扑图
二、IPv4静态路由配置实验
1、静态路由的概念
静态路由是指由用户或网络管理员手工配置的路由信息。当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，网络管理员需要手工去修改路由表中相关的静态路由信息。静态路由信息在缺省情况下是私有的，不会传递给其他的路由器。当然，网管员也可以通过对路由器进行设置使之成为共享的。静态路由一般适用于比较简单的网络环境，在这样的环境中，网络管理员易于清楚地了解网络的拓扑结构，便于设置正确的路由信息。在一个支持DDR（dial-on-demand routing）的网络中，拨号链路只在需要时才拨通，因此不能为动态路由信息表提供路由信息的变更情况。在这种情况下，网络也适合使用静态路由。
2、静态路由的优缺点
优点：
使用静态路由的一个好处是网络安全保密性高。动态路由因为需要路由器之间频繁地交换各自的路由表，而对路由表的分析可以揭示网络的拓扑结构和网络地址等信息。因此，网络出于安全方面的考虑也可以采用静态路由。不占用网络带宽，因为静态路由不会产生更新流量。
缺点：
大型和复杂的网络环境通常不宜采用静态路由。一方面，网络管理员难以全面地了解整个网络的拓扑结构；另一方面，当网络的拓扑结构和链路状态发生变化时，路由器中的静态路由信息需要大范围地调整，这一工作的难度和复杂程度非常高。
3、常见问题
1）为什么要有默认路由
路由得查看路由表而决定怎么转发数据包，用静态路由一个个的配置，繁琐易错。如果路由器有个邻居知道怎么前往所有的目的地，可以把路由表匹配的任务交给它，省了很多事。
例，网关会知道所有的路由，如果一个路由器连接到网关，就可以配置默认路由，把所有的数据包都转发到网关。
2）为什么默认路由是0.0.0.0
匹配IP地址时，0表示wildcard, 任何值都可以。所以0.0.0.0和任何目的地址匹配都会成功，造成默认路由要求的效果。
4、静态路由配置实验
基础配置与 IP 编址
（1）配置R1、R2、R3的设备名称，配置IP地址：
<Huawei>system-view
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname R1
[R1]interface Serial 1/0/0
[R1-Serial1/0/0]ip address 10.0.12.1 24
[R1-Serial1/0/0]description this port connect to R2-S1/0/0
[R1-Serial1/0/0]quit
[R1]interface GigabitEthernet 0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.0.13.1 24
[R1-GigabitEthernet0/0/0]description this port connect to R3-G0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]interface loopback 0
[R1-LoopBack0]ip address 10.0.1.1 24
（2）使用display current-configuration命令检查以上配置：
[R1-LoopBack0]display current-configuration
……output omit……
interface GigabitEthernet 0/0/0
description this port connect to R3-G0/0/0
ip address 10.0.13.1 255.255.255.0
interface Ethernet3/0/1
interface Serial1/0/0
link-protocol ppp
description this port connect to R2-S1/0/0
ip address 10.0.12.1 255.255.255.0
……output omit……
interface LoopBack0
ip address 10.0.1.1 255.255.255.0
……output omit……
<Huawei>system-view
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname R2
[R2]interface serial 1/0/0
[R2-Serial1/0/0]ip address 10.0.12.2 24
[R2-Serial1/0/0]description this port connect to R1-S1/0/0
[R2-Serial1/0/0]interface serial 2/0/0
[R2-Serial2/0/0]ip address 10.0.23.2 24
[R2-Serial2/0/0]description this port connect to R3-S2/0/0
[R2-Serial2/0/0]interface loopback0
[R2-LoopBack0]ip address 10.0.2.2 24
[R2-LoopBack0]display current-configuration
……output omit……
interface Serial1/0/0
link-protocol ppp
description this port connect to R1-S1/0/0
ip address 10.0.12.2 255.255.255.0
interface Serial2/0/0
link-protocol ppp
description this port connect to R3-S2/0/0
三、配置OSPF基本功能，虚连接
1、OSPF的概念
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。是对链路状态路由协议的一种实现，隶属内部网关协议（IGP），故运作于自治系统内部。著名的迪杰斯特拉(Dijkstra)算法被用来计算最短路径树。与RIP相比，OSPF是链路状态协议，而RIP是距离矢量协议。不同厂商管理距离不同，思科OSPF的协议管理距离（AD）是110，华为OSPF的协议管理距离是10。
2、OSPF定义的5种网络类型：
点到点网络(point-to-point），由cisco提出的网络类型，自动发现邻居，不选举DR/BDR，hello时间10s。点到点网络,比如T1线路，是连接单独的一对路由器的网络，点到点网络上的有效邻居总是可以形成邻接关系的，在这种网络上，OSPF包的目标地址使用的是224.0.0.5，这个组播地址称为AllSPFRouters.
2.广播型网络(broadcast），由cisco提出的网络类型，自动发现邻居，选举DR/BDR，hello时间10s。
3.非广播型（NBMA）网络 (non-broadcast），由RFC提出的网络类型，手工配置邻居，选举DR/BDR，hello时间30s。
4.点到多点网络 (point-to-multipoint），由RFC提出，自动发现邻居，不选举DR/BDR，hello时间30s。
5.点到多点非广播，由cisco提出的网络类型，手动配置邻居，不选举DR/BDR，hello时间30s。
虚链接： OSPF包是以unicast的方式发送
所有的网络也可以归纳成2种网络类型：传输网络（Transit Network) 末梢网络（Stub Network )
3、虚链路（Virtual Link)
以下2中情况需要使用到虚链路：通过一个非骨干区域连接到一个骨干区域；通过一个非骨干区域连接一个分段的骨干区域两边的部分区域.。
虚链接是一个逻辑的隧道（Tunnel），配置虚链接的一些规则：
虚链接必须配置在2个ABR之间；
虚链接所经过的区域叫Transit Area，它必须拥有完整的路由信息；
Transit Area不能是Stub Area.；
4、OSPF协议优点
OSPF是真正的LOOP- FREE（无路由自环）路由协议。源自其算法本身的优点。（链路状态及最短路径树算法）
OSPF收敛速度快：能够在最短的时间内将路由变化传递到整个自治系统。
提出区域（area）划分的概念，将自治系统划分为不同区域后，通过区域之间的对路由信息的摘要，大大减少了需传递的路由信息数量。也使得路由信息不会随网络规模的扩大而急剧膨胀。
将协议自身的开销控制到最小。见下：
1）用于发现和维护邻居关系的是定期发送的是不含路由信息的hello报文，非常短小。包含路由信息的报文时是触发更新的机制。（有路由变化时才会发送）。但为了增强协议的健壮性，每1800秒全部重发一次。
2）在广播网络中，使用组播地址（而非广播）发送报文，减少对其它不运行ospf 的网络设备的干扰。
3）在各类可以多址访问的网络中（广播，NBMA），通过选举DR，使同网段的路由器之间的路由交换（同步）次数由 O（N*N）次减少为 O （N）次。
4）提出NSSA区域的概念，使得NSSA区域内不再传播引入的ASE路由。
5）在ABR（区域边界路由器）上支持路由聚合，进一步减少区域间的路由信息传递。
6）在点到点接口类型中，通过配置按需拨号属性（OSPF over On Demand Circuits），使得ospf不再定时发送hello报文及定期更新路由信息。只在网络拓扑真正变化时才发送更新信息。
通过严格划分路由的级别（共分四极），提供更可信的路由选择。
良好的安全性，ospf支持基于接口的明文及md5 验证。
OSPF适应各种规模的网络，最多可达数千台。
5、OSPF配置实验：
静态路由及默认路由实验拓扑图
定义R1的Loopback0接口地址10.0.1.1作为R1的Router ID，使用默认的OSPF迚程号1，将10.0.12.0/24、10.0.13.0/24和10.0.1.0/24三个网段定义到OSPF区域0。
[R1]ospf 1 router-id 10.0.1.1
[R1-ospf-1]area 0
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.1.0 0.0.0.255
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.13.0 0.0.0.255
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.12.0 0.0.0.255
注意：同一个路由器可以开启多个OSPF迚程，默认迚程号为1，由于过程号只具有本地意义，所以同一路由域的丌同路由器可以使用相同戒丌同的OSPF过程号；network命令后面需使用反掩码。
定义R2的Loopback0接口地址10.0.2.2作为R2的Router ID，配置使用OSPF过程号10，将10.0.12.0/24和10.0.2.0/24两个网段定义到OSPF区域0。
[R2]ospf 10 router-id 10.0.2.2
[R2-ospf-10]area 0
74 HUAWEI TECHNOLOGIES HC Series
[R2-ospf-10-area-0.0.0.0]network 10.0.12.0 0.0.0.255
[R2-ospf-10-area-0.0.0.0]network 10.0.2.0 0.0.0.255
定义R3的Loopback0接口地址10.0.3.3作为R3的Router ID，配置使用OSPF过程号100，将10.0.13.0/24和10.0.3.0/24两个网段定义到OSPF区域0。
[R3]ospf 100 router-id 10.0.3.3
[R3-ospf-100]area 0
[R3-ospf-100-area-0.0.0.0]network 10.0.13.0 0.0.0.255
[R3-ospf-100-area-0.0.0.0]network 10.0.3.0 0.0.0.255
OSPF 验证：查看R1、R2和R3的路由表。
<R1>display ip routing-table
Route Flags: R - relay, D - download to fibRouting Tables: Public
Destinations : 16 Routes : 16
Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface
10.0.1.0/24 Direct 0 0 D 10.0.1.1 LoopBack0
10.0.1.1/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
10.0.1.255/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
10.0.2.2/32 OSPF 10 1562 D 10.0.12.2 Serial1/0/0
10.0.3.3/32 OSPF 10 1 D 10.0.13.3 GigabitEthernet0/0/0
10.0.12.0/24 Direct 0 0 D 10.0.12.1 Serial1/0/0
10.0.12.1/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
10.0.12.2/32 Direct 0 0 D 10.0.12.2 Serial1/0/0
10.0.12.255/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
10.0.13.0/24 Direct 0 0 D 10.0.13.1 GigabitEthernet0/0/0
10.0.13.1/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
10.0.13.255/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
127.0.0.0/8 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
127.0.0.1/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
127.255.255.255/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
255.255.255.255/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
<R2>display ip routing-table
Route Flags: R - relay, D - download to fib
四、心得体会
通过本次的实验，学会了如何配置静态路由，对网络之间的相互通信有了更深一步的了解和认识。
在实验中，需要格外的注意连线，因为我们做实验的过程中遇到接口接触不良的情况，在PC上显示线路未连接，而连错线的时候PC也是显示线路未连接，所以要注意区分这两种情况，找到原因，纠正连线。否则会浪费较多的时间。