实验4--交换机与集线器工作机理分析

14实验4：交换机与集线器工作机理分析1.实验目的1)观察交换机处理广播和单播报文的过程。2)比较交换机与集线器工作过程。3)掌握使用PacketTracer模拟网络场景的基本方法，加深对网络环境、网络设备和网络协议交互过程等方面的理解。2.实验环境1)运行Windows2008Server/WindowsXP/Windows7操作系统的PC一台。2)下载CISCO公司提供的PacketTracer版本5.2.1。3.实验步骤1)在PacketTracer模拟器中配置网络拓扑在PacketTracer模拟器中配置如图所示的网络拓扑，其中通用交换机连接4台普通PC，通用集线器hub连接2台普通PC。实验网络拓扑图点击PC，在每台PC的配置窗口中配置合理的IP地址和子网掩码，设置IP地址由左到右为192.168.1.1，192.168.1.2，192.168.1.3，192.168.1.4，192.168.1.5，192.168.1.6，子网掩码都为255.255.255.0。无需为交换机和集线器配置IP地址(为什么？)。因为交换机和集线器主要是处于数据链路层，不涉及转发IP数据包，所以不必设置IP地址。2)观察交换机如何处理广播和单播报文15(1)在实时与模拟模式之间切换4次，完成生成树协议。所有链路指示灯应变为绿色。最后停留在模拟模式中。(2)使用Inspect(检查)工具(放大镜)打开PC0和PC1的ARP表以及交换机的MAC表。本练习不关注交换机的ARP表。将选择箭头移到交换机上，查看交换机端口及其接口MAC地址的摘要。注意，这不是交换机获取的地址表。将窗口排列在拓扑上方。(3)添加简单PDU以从PC0发送ping到PC1也可以在PC0的DeskTop窗口中打开模拟命令行“CommandPrompt”，运行PING命令)。使用AddSimplePDU(添加简单PDU)(闭合的信封)从PC0发送一个ping到PC1。点击PC0(源)，然后点击PC1(目的)。EventList(事件列表)中将会显示两个事件：一个ICMP回应请求和一个ARP请求，用以获取PC1的MAC地16址。点击Info(信息)列中的彩色框以检查这些事件。(4)逐步运行模拟。使用Capture/Forward(捕获/转发)按钮跟踪数据包的最终顺序。由于PC0ARP表中没有PC1的相应条目，因此为了完成ping，它必须发出ARP请求。交换机从ARP请求获取PC0的MAC地址及其连接的端口，从ARP回复获取PC1的MAC地址及其连接的端口，交换机会将ARP请求从所有端口泛洪出去，因为ARP请求始终是广播。PC0收到ARP回复之后，便可以完成ping。从交换机的角度来看，ping是已知单播。完成对数据包的跟踪之后，点击ResetSimulation(重置模拟)按钮。173)观察交换机如何处理未知单播(可选)(1)清除交换机的MAC地址表。点击交换机。点击CLI选项卡。在出现命令提示符时，按几次Enter键，将会显示Switch提示。键入enable并按Enter键。提示应会变为Switch#。键入命令clearmac-address-tabledynamic并按Enter键。请注意，早先显示的交换机MAC表重新为空。但仍会填充PCARP表。关闭交换机配置窗口。(2)重新发送数据包。您应该还是处于模拟模式。用户创建的PDU(在任务1中创建的从PC0到PC1的ping)仍然在EventList(事件列表)中。使用Capture/Forward(捕获/转发)按钮跟踪数据包的最终顺序。由于ARP表已经填充，因此无需ARP请求。但是，当回应请求数据包到达MAC地址表为空的交换机时，将被视为未知单播。在这种情况下，交换机就会像处理广播一样，将数据包从除接收端口以外的所有其他端口泛洪出去。完成之后，点击Delete(删除)按钮删除场景0。184)观察交换机和集线器的工作过程(1)现在尝试使用AddSimplePDU(添加简单PDU)按钮从PC5pingPC0。跟踪数据包，尝试了解发生的变化。(2)进行其他实验，了解交换机和集线器的不同。4.相关概念集线器工作在物理层，仅对电信号进行放大整形向所有端口转发，并不识别数据链路层的帧，更不执行CSMA/CD协议。交换机工作在数据链路层，对接口接收的数据链路层的帧进行处理，查看其目的MAC地址，选择正确的接口进行存储转发，在向其他接口转发时要执行CSMA/CD协议。交换机通过其接收的帧来学习每个端口连接的设备的物理地址，并将该信息存储在地址表中。如果交换机收到的帧的目的设备物理地址在其地址表中，它只会将该帧从连接该设备的端口发送出去。这称为已知单播。如果交换19机收到一个广播，就会将该帧从接收端口以外的所有其他端口泛洪出去。另外，如果交换机收到的帧的目的设备MAC地址不在其地址表中(即未知单播)，它也会将该帧从除接收端口以外的所有其他端口泛洪出去。当交换机将帧从除接收端口以外的所有其他端口泛洪出去时，其行为类似于集线器。一个集线器形成了一个网络碰撞域；而对局域网交换机而言，每个端口可能构成一个独立的碰撞域，大大减少了分组访问网络冲突的机会。只要PC两两之间访问交换机的不同端口，并且这些端口配置为全双工的，它们之间就不存在碰撞域。广播域是对广播分组直接到达的区域而言的，由于局域网交换机转发广播报文，因此由交换机连接的局域网构成了一个广播域。5.注意事项PacketTracer功能很强大，用户可以自行设计各种网络拓扑，验证学习过的网络原理。6.实验小结通过这个实验，学会了在PacketTracer模拟器中配置网络拓扑，观察到了交换机处理单播和处理广播报文，观察到了交换机和集线器的工作过程，同时对PacketTracer的用法更加熟悉和掌握。