计算机网络实验一：交换机基本配置与MAC地址表管理
一、任务：
1.了解常见的模拟器软件，安装eNSP掌握其使用。
2.掌握交换机的工作原理，验证相同vlan间主机可以通信，不同vlan间不能通信。
[L2SW1]int e0/0/1
[L2SW1-Ethernet0/0/1]port link-type access
[L2SW1-Ethernet0/0/1]port default vlan 10
[L2SW1]int e0/0/2
[L2SW1-Ethernet0/0/2]port link-type access
[L2SW1-Ethernet0/0/2]port default vlan 10
[L2SW1]port-group 1
[L2SW1-port-group-1]group-member e0/0/3 to e0/0/4
[L2SW1-port-group-1]port link-type access
[L2SW1-port-group-1]port default vlan 20
3.使用Wireshark抓包分析access和trunk口收发数据帧的格式。
二、实验步骤（包括网络拓扑图）：
1.搭建拓扑结构
2.测试主机间连通性
2.1四台主机基本配置如下：
PC1: IP地址：192.168.2.2 子网掩码：255.255.255.0 网关：192.168.2.0
PC2: IP地址：192.168.2.3 子网掩码：255.255.255.0 网关：192.168.2.0
PC3: IP地址：192.168.2.4 子网掩码：255.255.255.0 网关：192.168.2.0
PC4: IP地址：192.168.2.5 子网掩码：255.255.255.0 网关：192.168.2.0
2.2测试主机间连通性
运行ping命令测试各主机间连通性(例：ping 192.168.2.3）
PC1：
PC2:
PC3:
PC4:
通过ping命令可得：PC1、PC2、PC3与PC4经测试都能与其他三台主机连通。
3.配置交换机
3.1 配置交换机LSW1：
3.1.1 进入管理员系统，构建VLAN2,VLAN3，查看VLAN。
<Huawei>system-view
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]vlan 2
[Huawei-vlan2]quit
[Huawei]vlan 3
[Huawei-vlan3]quit
[Huawei]display vlan
3.1.2 将0/0/1和0/0/2端口设置为access类型：
[Huawei]interface Ethernet 0/0/1
[Huawei-Ethernet0/0/1]port link-type access
[Huawei-Ethernet0/0/1]port default vlan 2
[Huawei-Ethernet0/0/1]quit
[Huawei]interface Ethernet 0/0/2
[Huawei-Ethernet0/0/2]port link-type access
[Huawei-Ethernet0/0/2]port default vlan 3
[Huawei-Ethernet0/0/2]quit
[Huawei]
3.1.3 将0/0/3端口设置为trunk类型：
[Huawei]interface Ethernet 0/0/3
[Huawei-Ethernet0/0/3]port link-type trunk
[Huawei-Ethernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan 2
[Huawei-Ethernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan 3
[Huawei-Ethernet0/0/3]quit
3.1.4 查看VLAN：
[Huawei]display vlan
3.2配置交换机LSW2：
步骤同上
<Huawei>system-view
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]vlan 2
[Huawei-vlan2]quit
[Huawei]vlan 3
[Huawei-vlan3]quit
[Huawei]interface Ethernet 0/0/1
[Huawei-Ethernet0/0/1]port link-type access
[Huawei-Ethernet0/0/1]port default vlan 3
[Huawei-Ethernet0/0/1]quit
[Huawei]interface Ethernet 0/0/2
[Huawei-Ethernet0/0/2]port link-type access
[Huawei-Ethernet0/0/2]port default vlan 2
[Huawei-Ethernet0/0/2]quit
[Huawei]interface Ethernet 0/0/3
[Huawei-Ethernet0/0/3]port link-type trunk
[Huawei-Ethernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan 2
[Huawei-Ethernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan 3
[Huawei-Ethernet0/0/3]quit
[Huawei]display vlan
至此，两台交换机配置完成。
4.完成验证
4.1 测试VLAN中各主机间连通性：
ping命令测试
PC1:（由下图可以看出PC1可以与同在vlan2的PC4连通，但不能与在vlan3的PC2和PC3连通）
PC2:（由下图可以看出PC2可以与同在vlan3的PC3连通，但不能与在vlan2的PC1和PC4连通）
PC3:（由下图可以看出PC3可以与同在vlan3的PC2连通，但不能与在vlan2的PC1和PC4连通）
PC4:（由下图可以看出PC4可以与同在vlan2的PC1连通，但不能与在vlan3的PC2和PC3连通）
通过ping命令测试，可得结果为：
PC1与PC4之间相互连通，与PC2、PC3不通。
PC2与PC3之间相互连通，与PC1、PC4不通。
PC3与PC2之间相互连通，与PC1、PC4不通。
PC4与PC1之间相互连通，与PC2、PC3不通。
5.抓包分析报文
5.1在PC1输入ping 192.168.2.5命令后LSW1交换机Ethernet 0/0/1接口的抓包情况
ARP--地址解析协议 ---通过对方的某个地址来获取对方另一个地址
AARP --正向ARP--通过对方的IP地址来获取对方的MAC地址
PC1发出的第一个包为广播包 ---ARP请求 源MAC地址为PC1的MAC地址，目标MAC为FF:FF:FF:FF:FF:FF
5.1.1ARP请求信息---请求获得192.168.2.5的MAC地址
5.1.2ARP应答
5.1.3第二个包为ICMP包 （ping）
源IP为PC1的IP，目的IP为PC4的IP
源MAC为PC1的MAC，目的MAC为网关的MAC
5.2在PC4输入ping 192.168.2.2命令后LSW2交换机Ethernet 0/0/3接口的抓包情况
ARP--地址解析协议 ---通过对方的某个地址来获取对方另一个地址
AARP --正向ARP--通过对方的IP地址来获取对方的MAC地址
PC4发出的第一个包为广播包 ---ARP请求 源MAC地址为PC4的MAC地址，目标MAC为FF:FF:FF:FF:FF:FF
5.2.1ARP请求信息---请求获得192.168.2.2的MAC地址
5.2.2ARP应答
5.2.3第二个包为ICMP包 （ping）
源IP为PC4的IP，目的IP为PC1的IP
源MAC为PC4的MAC，目的MAC为网关的MAC
三、小结：
3.1交换机基本配置
系统视图：首先进入交换机的系统视图模式，这是进行配置的前提步骤。
接口配置：
Access接口配置：选择一个接口并将其配置为Access模式，然后指定该接口的默认VLAN。例如，将GigabitEthernet 0/0/2接口配置为Access模式，并加入到VLAN10。
Trunk接口配置：选择一个接口并将其配置为Trunk模式，定义允许通过的VLAN。例如，将GigabitEthernet 0/0/1接口配置为Trunk模式，并允许所有VLAN通过。
VLAN配置：创建VLAN并分配接口到相应的VLAN。例如，创建VLAN10和VLAN20，并将PC1-PC2加入VLAN10，PC3-PC4加入VLAN20。
3.2Wireshark抓包分析
数据帧格式：
Ethernet Header：以太网帧头，包含目的MAC地址、源MAC地址和类型，共14字节。
IP Header：IP头部，通常20字节（不含选项字段）。
TCP Header：TCP头部，通常20字节（不含选项字段）。
TCP Segment Data：TCP段数据，根据需要可以变化。
Access口数据帧：
Access接口发送的数据帧为Untagged帧，即不携带VLAN标记。
在发送数据帧时，Access接口会剥离VLAN Tag，发出的帧为原始以太网帧。
Trunk口数据帧：
Trunk口接收Untagged帧时，会为其打上接口PVID的标记，如果PVID在接口允许通行的VLAN列表里，则接收该帧。
Trunk口发送帧时，如果帧是Tagged的，且其VLAN-ID在接口允许通行的VLAN列表里，则接收该帧。
四、思考：（1）PC1访问PC2的数据流程是怎样的？
- Access接口接收和转发数据帧的方式是怎样的？
解：（1）PC1访问PC2的数据流程大致如下：
- ARP请求：PC1想要访问PC2，首先需要知道PC2的MAC地址。如果PC1的ARP表中没有PC2的MAC地址，PC1会发送一个ARP请求广播包来获取PC2的MAC地址。这个ARP请求的目的MAC地址是全F（广播地址），这样它就能在同一个广播域中的所有设备上广播。
- 交换机处理ARP请求：交换机收到ARP请求后，会将PC1的MAC地址添加到自己的MAC地址表中，并根据目的MAC地址是全F，将ARP请求从除源接口外的所有接口广播出去。如果PC2和PC1在同一个VLAN中，那么PC2将收到这个ARP请求。
- PC2响应ARP请求：PC2收到ARP请求后，会检查请求中的IP地址是否为自己的IP地址。如果是，PC2会生成一个ARP应答包，以单播方式回应PC1的ARP请求。
- 数据封装：在PC1和PC2的MAC地址都已知之后，PC1开始封装数据包。网络层会添加IP报文头，指定源IP地址和目的IP地址。数据链路层会添加以太网数据帧报文头，指定源MAC地址和目的MAC地址。物理层将数据帧转换为比特流，通过网络介质传输到PC2。
- 数据传输：数据从PC1发送到PC2之前，需要经过层层封装，基于TCP/IP四层模型至上而下封装。
- 交换机转发：交换机会查看以太网头部，读取源MAC用于记录在MAC表中，并根据目的MAC地址进行转发。如果是泛洪，它会在除源接口所在VLAN内其他接口泛洪（存活接口）。如果是单播，它会直接发送到目的接口。
- 数据解封装：PC2收到PC1发送的数据后，会对报文至底而上逐层进行解封装。首先，将比特流转换为数据帧，然后解封装以太网数据帧头，传递给网络层处理。网络层解封装IP报文头，传递给传输层处理；传输层解封装UDP或TCP报文头，传递给应用层处理。
- VLAN处理：如果PC1和PC2位于不同的VLAN，交换机会在数据帧中添加或剥离VLAN TAG。例如，如果交换机接口配置为access模式，它会在发送出去之前剥离数据帧包含的TAG。
（2）在网络交换机中，接口可以配置为两种模式：Access模式和Trunk模式。Access接口主要用于连接终端设备，如电脑、打印机等，它们通常只属于一个VLAN。以下是Access接口接收和转发数据帧的方式：
- 接收数据帧：
- 当Access接口接收到一个数据帧时，交换机会检查该数据帧的VLAN信息。由于Access接口通常不处理VLAN标签（TAG），所以接收到的数据帧通常不包含VLAN信息。
- 如果交换机配置了VLAN，那么它会根据接口的配置将接收到的数据帧分配到相应的VLAN中。
- 转发数据帧：
- Access接口在转发数据帧时，不会添加或剥离VLAN标签。这意味着从Access接口发送出去的数据帧不会包含VLAN信息。
- 交换机会根据MAC地址表来决定如何转发数据帧。如果目的MAC地址是本地的，交换机会直接将数据帧发送到相应的端口；如果目的MAC地址不在本地，交换机会将数据帧发送到一个或多个其他端口，这取决于交换机的转发逻辑和配置。
- 处理广播和未知单播：
- 对于广播帧（目的MAC地址为全F），Access接口会将这些帧广播到除接收端口之外的所有其他端口。
- 对于未知单播帧（交换机的MAC地址表中没有目的MAC地址的帧），Access接口也会将这些帧广播到除接收端口之外的所有其他端口。
- VLAN配置：
- Access接口通常被配置为属于单一VLAN，这意味着所有通过该接口的数据帧都被认为属于该VLAN。
- 如果需要将一个Access接口配置为属于多个VLAN，这通常需要使用类似于“Voice VLAN”或“Native VLAN”的特殊配置。
- 安全性：
- Access接口通常用于不受信任的网络区域，因此它们可以配置一些安全特性，如端口安全，以限制连接到该接口的设备数量和类型。
总结来说，Access接口在接收和转发数据帧时，不会处理VLAN标签，所有通过Access接口的数据帧都被认为属于该接口配置的VLAN。这种接口模式简化了网络配置，适用于不需要VLAN间路由的终端设备连接。
原文地址：https://blog.csdn.net/Chenqin1879/article/details/143431517
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