网络可靠性设计实验

  网络可靠性设计实验

一、实验目的与要求

1、理解生成树协议的工作原理，掌握生成树协议的配置及应用；

2、理解链路聚合的工作原理，掌握链路聚合的配置及应用；

3、理解路由冗余协议（HSRP、VRRP）的工作原理，掌握路由冗余配置及应用。

二、实验原理

1、一方面，用交换机连接的网络中，不允许环路；另一方面，网络中需要通过冗余链路来增加网络通信的可靠性又是十分必要的。且冗余链路又必然会使网络产生环路。为解决这二者之间的矛盾，于是生成树协议应运而生。

生成树协议的工作机制：生成树协议运行在交换机上，通过在交换机之间想到交换信息，发现环路，按照一定的机制将环路上的端口阻塞，从而在逻辑上将交换机之间构成一棵树。当链路出现故障时，生成树协议可以自动发现，并通过将先前阻塞的端口打开，以使得备用链路发挥作用。这样，即解决了环路问题，又保证了通信的可靠性。

2、端口聚合，Cisco称之为以太网通道（Ethernet Channel），主要用于交换机之间连接。端口聚合是指把一组物理端口联合起来组成一个端口逻辑组，Cisco称之为channel－group，并将这个逻辑组看作交换机的一个端口来使用，以达到增加交换机之间的通信带宽、实现冗余与负载均衡的目的。

3、在计算机网络中，为了实现通信的可靠性，很多设备是通过冗余配置来增加网络通信的可靠性的。当一套设备出现问题时，可以切换到另一套设备，这样可以让用户通信不会因为某个设备的故障而造成中断。路由冗余，就是通过对网络中的路由器进行冗余配置，来保障路由出口的可靠性的。

路由冗余协议，是指用于于解决局域网中配置的静态网关由于出现单点失效，而造成网络通信故障的路由协议。

三、预习与准备

预习网络可靠性的工作机制及其配置方法的相关知识点。准备好实验设备，安装好模拟器软件Packet Tracer 6.0。

四、实验内容与步骤

1、实验设备：

练习一：Switch 2960-24TT 3台；交叉线。

练习二：Switch 3560-24PS 2台；交叉线。

练习三：PC 2 台；Switch 2960 2台；Router 2811 2台；Router 2621 1台；直通线；交叉线。

2、练习一  生成树协议的配置

新建 Packet Tracer 拓扑图如图11.1所示。

图11.1  练习一实验拓扑图

（1）查看各交换机的生成树协议状态。

①、Switch0上查看：

Switch0#show spanning-tree

 

②、Switch1上查看：

Switch1#show spanning-tree

 

③、Switch2上查看：

Switch2#show spanning-tree

 

（2）将各交换机的生成协议设置为rapid-PVST。

Switch(config)# spanning-tree mode rapid-PVST

 

（3）将Switch2的VLAN 1优先级设置为4096。

Switch2(config)# spanning-tree vlan 1 priority 4096

 

（4）验证。

在执行完以上命令后，再查看各交换机的生成树协议的情况，发现有什么变化没有？现在VLAN1的根交换机还是Switch0吗？

答：在执行完以上命令后，生成树协议由IEEE协议变成了RSTP协议。Vlan1的根交换机

Switch0：

 

Switch1:

 

Switch2:

 

3、练习二  端口聚合的配置

交换机的端口带宽为100Mbps，现要求将二台交换机之间的链路带宽增加为200Mbps，新建 Packet Tracer 拓扑图如图11.2所示。

图11.2  练习二实验拓扑图

通过端口聚合来达到上述要求。

（1）Switch0上的配置

Switch0(config)# interface port-channel  1

Switch(config)# interface range  f0/1-2

Switch(config-if)# channel-group  1  mode  on

 

（2）Switch1上的配置

Switch1(config)# interface port-channel  1

Switch1(config)# interface range  f0/1-2

Switch1(config-if)# channel-group  1  mode  on

 

（3）完成上面的配置后，可以发现，交换机各端口的状态变为下图所示的情况。此时，二个交换机之间相当于是一对逻辑端口相连接，不存在环路。

图11.3  练习二实验完成后的拓扑图

 

4、练习三  路由冗余设计

A公司的网络拓扑结构、各设备的IP地址如图11.4所示。

图11.4  练习三实验拓扑图

新建 Packet Tracer 拓扑图。

练习三的网络拓扑图为：

 

（1）完成各设备的基本配置

三个PC上的IP地址、默认网关：

PC0的默认网关是192.168.1.252；

 

PC1的默认网关是192.168.1.253；

 

PC2的默认网关是192.168.4.1。

 

三个路由器的接口IP地址，默认路由：

Router0上配置默认路由为192.168.2.2；

 

 

Router1上配置默认路由为192.168.3.2；

 

 

Router2上配置默认路由为192.168.3.1。

 

 

（2）网络连通性验证

1）分别从PC0、PC1上ping PC2，看是否可以ping通。（如果配置正确，是通的）

PC0 ping PC2：

 

PC1 ping PC2：

 

2）切换到模拟状态，再次进行1）的操作，观察分别去往PC2的传输路径并记录下来。

（3）在Router0、Router1上配置HSRP

1）在Router0上创建虚拟路由器组1，配置虚拟地址、抢占模式，并将其设为活动路由器：

Router0(config)# interface GigabitEthernet0/0

Router0(config-if)#standby 1 ip 192.168.1.254

Router0(config-if)#standby 1 priority 105     //优先级

Router0(config-if)#standby 1 preempt         //抢占模式

 

 

2）在Router1上创建虚拟路由器组1、配置虚拟地址、抢占模式，并采用默认优先级：

Router1(config)# interface GigabitEthernet0/0

Router1(config-if)#standby 1 ip 192.168.1.254

Router1(config-if)#standby 1 preempt

 

（4）网络连通性验证

1）将PC0、PC1的网关都改为192.168.1.254，分别从PC0、PC1上ping PC2，看是否可以ping通。（如果配置正确，是通的）

PC0 ping PC2：

 

PC1 ping PC2：

 

2）切换到模拟状态，再次进行1）的操作。观察分别去往PC2的传输路径，并记录下来。

3）将Router0与交换机相连的接口关闭。此时如图11.5所示。

再次用PC0去ping PC2，看是否可通。（可通）

查看数据包的路径，记录并分析为什么会这样？

 

图11.5  关闭Router0与交换机相连的接口后拓扑图

（5）将Router0与交换机相连的接口开启，再将Router0与Router2相连的接口关闭，如下图所示。

图11.6  关闭Router0与Router2相连的接口后拓扑图

1）分别从PC0、PC1上ping PC2，看是否可以ping通。（不通，分析原因）

2）当然，再次打开Router0与Router2相连的接口，再次从PC0上ping PC2，看是否可以ping通，并观察传输路径。

（6）配置接口追踪

在Router0上配置接口追踪。

Router0(config)# interface GigabitEthernet0/0

Router0(config-if)#standby 1 track GigabitEthernet0/1   //接口追踪

然后，重作第（5）步的内容，并分析原因。