计算机网络综合组网实验

北航计算机网络实验——综合组网实验，实验流程

总体介绍

综合组网的总体规划与设计
网络路由设计
NAT地址转换与访问控制的设计
网络管理和网络应用的部署

应用背景

场景设置：北航沙河校区信息平台2号楼机房
网络规模：6层，30个机房，1600多台计算机

实验目的

了解网络设计的原则与过程
了解网络总体架构设计
了解拓扑结构和地址划分
了解网络安全性、可靠性、路由、可管理性
了解网络应用的部署和相关网络应用软件的使用

网络组建过程

需求分析
总体规划
系统设计
1. 系统结构设计
2. 拓扑结构设计
技术选择
设备选型
1. 工作站、服务器、路由器、交换机/集线器、共享设备、网络适配器、加密设备、UPS电源
系统集成
1. 逻辑结构图设计
2. 项目及分包商管理
3. 硬件软件采购
4. 开发环境建立
5. 软件开发
6. 应用系统安装、测试、实施、培训
综合布线

总体规划

需求分析

能够访问互联网
满足多媒体、流媒体教学
网络连通性可控，禁用一个机房，其余机房不受影响
支持组播应用
支持抗ARP病毒攻击，广播风暴抑制、DHCP协议、IPv6协议
网络设备要能够被实时监控和管理

体系结构设计

采用TCP/IP体系结构，满足与其他网络系统的互联互通
分层划分网络
不同层次使用不同级别的千兆交换机，出口路由器采用中高端路由器
采用NAT技术规划网络，IP地址划分采用每个机房一个网段，NAT采用基于端口的NAT-PT技术，申请少于128个公网地址的地址池
采用ACL控制机房的访问
采用支持IPv6协议、DHCP协议、路由协议、组播协议及安全性高的设备

拓扑结构设计

网络分层设计模式

核心层：高速数据交换
汇聚层：路由汇聚及流量收敛
接入层：接入和本地流量控制

网络可靠性设计

链路备份技术
1. WAN链路备份：用于为路由器的广域网接口提供背备份（也可用于局域网接口备份）
  1. 主接口：路由器上的任意一个物理接口和子接口，以及逻辑通道（Dialer口除外）
  2. 备份接口：当主接口故障时，多个备份接口可以根据配置的优先级来决定接替顺序；且备份接口具有分担负载功能。
  3. 配置命令：
    1. [Quidway] interface type number
    2. [Quidway interface xxx] standby interface type number
    3. [priority]
2. LAN链路备份
  1. 使用二层交换机支持的STP协议、端口聚合技术等实现——实验2 数据链路层实验，用以解决广播风暴的问题
  2. 核心交换机S1和汇聚交换机S2之间采用链路备份技术，配置STP或端口聚合
  3. 配置命令：
    1. [Quidview] stp enable
    2. [quidview]link-aggregation Ethernet port_numl1 to Ethernet port_num2 {ingress|both}
  4. 实验步骤：
    1. 使用dis mac命令可以查看当前路由器的MAC地址表
    2. 使用undo命令可以清空MAC地址表，注意交换机自身每个端口也有MAC地址，交换机是通过原地址进行学习
    3. 当两台交换机链接形成环路时，会产生严重的广播风暴
    4. 使用 stp enable命令，开启生成树协议，使用该协议可以有效抑制广播风暴，此外当该协议启动后，断掉其中一条链接，仍然可以用另一条进行通信
    5. 使用inter e0/1 进入该端口
    6. 进入后使用dup full命令使该端口变为全双工的工作模式
    7. 使用speed 100，把速度设为100兆
    8. 之后对e0/2口做相同的操作
    9. 使用命令 link-aggregation e0/1 to e0/2对两个端口进行端口聚合，注意两台交换机都需要进行相同的配置
    10. 注意，在网上实验时，使用端口聚合将导致局域网内计算机互相ping不通，属于正常线性，实际使用时是可以联通的，此时端口其中一条链接就能使局域网内个计算机能通信
3. 路由备份
  1. 路由协议备份
  2. 核心交换机和核心路由器之间采用路由备份，配置下一跳是备份组、R1和R2三条默认路由
  3. 主要体现在访问Internet的默认路由上，即在核心交换机上配置下一跳地址分别为虚拟路由器地址：192.168.100.2/24、核心路由器r1和r2接口地址的三条默认路由，并设置不同的优先级
设备本分技术
1. VRRP，虚拟路由器冗余协议，一种LAN接入设备备份协议
2. 将局域网的一组多台路由器组成一个虚拟路由器，称为备份组，优先级最高者为主用路由器，其余为备用。(对路由器进行设备备份后，就实现了路由备份)
3. 核心层采用核心路由器双机热备份，R1为主路由器、R2为备份路由器，备份组的虚拟路由地址为192.168.100.2/24
4. 配置命令：
  1. vrrp vrid virtual_router_id virtual-ip virtual-ip-address
  2. vrrp vrid virtual_router_id priority priority
  3. vrrp vrid virtual_router_id timer-advertise seconds

IP地址规划与子网划分

IP地址分配

每小组分配的公网地址网段是192.168.5.*/24，其中*为组号* 5 到组号* 5 + 4

VLAN划分

只需为汇聚交换机S2，核心交换机S1划分Vlan
汇聚交换机S2上，为每个实验室建立一个Vlan，编号为实验室房间号，然后将所有链接该实验室的接入交换机的端口都划分到这个Vlan里。
在核心交换机S1上，为每个楼层建立一个Vlan，编号分别为Vlan30-Vlan80
为了交换机间能传送不同Vlan的数据帧，相应的交换机端口需要设置Trunk端口，并允许所有Vlan数据帧通过

Vlan划分

帧格式由802.1Q标准描述，
Tagged和Untagged是端口的一个属性
1. Untagged
  1. Access端口都是Untagged
  2. Trunk端口只有缺省Vlan才是Untagged
  3. Hybrid端口可以设置针对某些Vlan是Untagged
2. Tagged
  1. Trunk端口缺省Vlan外所有Vlan都是Tagged
  2. Hybrid端口可以设置针对某些Vlan是Tagged
缺省Vlan ID(pvid)
1. 指每个端口都有一个Vlan属性，值为pvid，可以个人设置
2. 当交换机从某个端口收到一个不带Vlan标签的数据帧时，在交换机内部将该数据帧视为带pvid标签的数据帧
3. H3C交换机初始缺省Vlan为Vlan1（pvid=1）
步骤：
1. 清空重启交互机:
  1. reset saved-configuration
  2. reboot
2. 使用组网软件配置Trunk信息
3. system 进入系统视图
4. sy S1 修改设备名称为S1
5. vlan2 创建Vlan2
6. port e 0/1 to e 0/5 设置0/1到0/5端口为Vlan2
7. vlan3 创建vlan3
8. port e 0/20 to e 0/24 指定0/20到0/24端口为Vlan3
9. int e 0/13 进入E 0/13 端口（即两台交换机互联的端口）
10. port link-type trunk 配置trunk类型
11. port trunk permit vlan 2 3 让trunk允许Vlan2和3通过
12. inter vlan 2 进入Vlan2配置
13. ip add 192.168.2.1 255.255.255.0 配置Vlan2的接口IP地址（即该网段下的默认网关）
14. inter vlan 3 进入Vlan3配置
15. ip add 192.168.3.1 255.255.255.0 配置Vlan2的接口IP地址（即该网段下的默认网关）
16. 清空所有计算机的ARP缓存，以及交换机的MAC地址表和ARP缓存

Vlan 间路由

清空交换机MAC地址表命令：undo mac-address
清空交换机ARP缓存命令：undo arp+IP地址
清空计算机ARP缓存命令：arp -b

路由设计

为各小组配置RIP或OSPF动态路由协议。并配置适当的静态路由或默认路由，确保全网互通，并能访问Internet

PPP协议配置过程：

sys
sysname R1
inter s0/0进入端口
ip address ip_address 配置IP地址
link-protocol ppp 配置链路协议为ppp
使用路由器调试协议调试ppp
1. quit 退出系统视图，进入用户视图
2. debugging ppp lcp all 调试ppp 链路控制协议lcp
3. terminal debugg 就能看到报文
4. undo terminal debugg 关闭调试功能

PAP认证配置过程：

R1：
1. sys
2. inter s0/0
3. local-user RTB 设置用户名
4. service-type ppp
5. password simple aaa 设置密钥
6. inter s0/0
7. ppp authentication-mode pap 授权R1为认证方
R2:
1. ppp pap local-user RTB password simple aaa 使用该用户登录
2. shutdown
3. undo shutdown 重启端口

ARP实验：

命令行中输入ARP -a可查看ARP缓存
使用ARP -b可以清除ARP缓存

静态路由配置：

ip route-static IP-address mask nexthop-address

默认路由配置：

ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 nexthop-address

RIP协议配置

rip协议调试命令：
1. debugging rip packet
2. terminal debugging
rip配置命令：
1. [R1] rip 启动路由器RIP
2. [R1-rip] network 192.168.1.0 指定启动RIP协议的网段地址，指定在哪个接口地址启动RIP协议
3. [S1] rip
4. [S1-rip] network 192.168.1.0
5. [S1-rip] network 192.168.2.0
rip 2 配置命令：
1. [r1-Ethernet0] rip version 2
2. [r1-Ethernet0] rip authentication-mode md5 simple buaa
查看路由表的命令：
1. [S1]display IP routing-table

OSPF协议配置

配置Router ID
1. system-view 进入系统视图
2. router id router-id 配置路由器ID
3. undo router id 取消路由器ID号
启动OSPF
1. ospf [process-id [ [ router-id router-id ] vpn-instance vpn-instance-name ] ] 启动OSPF，进入OSPF视图
2. undo ospf [ process-id ] 关闭OSPF路由协议进程
进入OSPF区域视图
1. area area-id 在OSPF视图下，进入OSPF区域视图
2. undo area area-id 删除指定的OSPF区域
指定网段使能OSPF
1. network ip-address wildcard-mask 指定网段运行OSPF协议
2. undo network ip-address wildcard-mask 取消网段运行OSPF协议
具体参见实验指导书电子版193页

地址转换（NAT）与访问控制（ACL）

每个小组分配的公有地址网段为192.168.5.*/24，其中*为组号* 5 到组号* 5 + 4
R1地址池为：组号 * 5 - 组号 * 5 +2
R2地址池为：组好 * 5 + 3 - 组号 * 5 + 4
修改R1和R2上的ACL，使得第二个房间考试，禁用Internet，第一个房间正常上网

网络管理应用部署

对核心路由器R1、R2，核心交换机S1，汇聚交换机S2，进行，在被管理设备上配置SNMP网络协议，4台PC机作为管理服务器
进行拓扑自动发现，并浏览核心交换机S1设备信息
将核心路由器R1，R2的E1接口断开，截获并分析Trap报文，写出报文的字段名和字段值，然后重新链接，通过网管服务器查看路由器状态

组播应用部署

在核心交换机S1和汇聚交换机S1上配置组播路由协议PIM DM
启动组播测试软件，PCA作为组播源，BCD测试是否能收到信息

网络测试

设计配置完网络设备和PC后，设计方案对网络连通性、地址转换、访问控制、组播应用等进行测试

最终配置

组网图
IP配置：
1. PCA：
  1. IP地址：10.3.3.2
  2. 默认网关：10.3.3.1
2. PCB：
  1. IP地址：10.3.4.2
  2. 默认网关：10.3.4.1
3. R1:
  1. 0/0端口IP：192.168.100.3
  2. 0/1端口IP: 192.168.5.155
4. R2:
  1. 0/0端口IP：192.168.100.4
  2. 0/1端口IP: 192.168.5.157

S2 核心交换机配置

Vlan 划分与配置

[S2] vlan 3

[S2-vlan3] port e 1/0/1

[S2-vlan3] ip address 192.168.3.2 24

[S2-vlan3] int e 1/0/1

[S2-Ethernet1/0/1] port link-type trunk

[S2-Ethernet1/0/1] quit

[S2] vlan 303

[S2-vlan303] port e 1/0/23

[S2-vlan303] ip address 10.3.3.1 24

[S2-vlan303] quit

[S2] vlan 304

[S2-vlan304] ip address 10.3.4.1 24

[S2-vlan304] quit

[S2] int e1/0/1

[S2-Ethernet1/0/1] port trunk permit vlan 303 304 3

[S2-Ethernet1/0/1] quit

Ospf配置

[S2] ospf

[S2-ospf-1] area 0

[S2-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.100.0 0.0.0.255

[S2-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.3.0 0.0.0.255

[S2-ospf-1-area-0.0.0.0] network 10.3.3.0 0.0.0.255

[S2-ospf-1-area-0.0.0.0] network 10.3.4.0 0.0.0.255

[S2-ospf-1-area-0.0.0.0] quit

[S2-ospf-1] default-route-advertise

[S2-ospf-1] quit

Stp协议配置与链路聚合配置

[S2] stp enable

[S2] Interface bridge-aggregation 1

[S2-Bridge-Aggregation1] Link-aggregation mode dynamic

[S2-Bridge-Aggregation1] Int e 1/0/1

[S2-Ethernet1/0/1] Port link-aggregation group 1

[S2-Bridge-Aggregation1] Int e 1/0/3

[S2-Ethernet1/0/3] Port link-aggregation group 1

[S2-Ethernet1/0/3] Int bridge-aggregation 1

[S2-Bridge-Aggregation1] Port link-type trunk

[S2-Bridge-Aggregation1] Port trunk permit vlan all

配置PIM-DM协议

[S2] multicast routing-enable

[S2] int vlan 303

[S2-vlan-interface303] pim dm

[S2-vlan-interface303] quit

[S2] int vlan 304

[S2-vlan-interface304] pim dm

S1汇聚层交换机配置：

Vlan 划分与配置

[S1] vlan 100

[S1-vlan100] port Ethernet 1/0/23 to Ethernet 1/0/24

[S1-vlan100] quit

[S1] interface vlan 100

[S1-vlan-interface100] ip address 192.168.100.1 24

[S1-vlan-interface100] quit

[S1] vlan 3

[S1-vlan3] int vlan 3

[S1-vlan-interface3] ip address 192.168.3.1 24

[S1-vlan-interface3] int e 1/0/1

[S1-Ethernet1/0/1] port link-type trunk

[S1-Ethernet1/0/1] port trunk permit vlan 3 100

Ospf配置

1. 1. [S1] ospf

[S1-ospf-1] area 0

[S1-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.100.0 0.0.0.255

[S1-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.3.0 0.0.0.255

[S1-ospf-1-area-0.0.0.0] network 10.3.3.0 0.0.0.255

[S1-ospf-1-area-0.0.0.0] network 10.3.4.0 0.0.0.255

[S1-ospf-1-area-0.0.0.0] quit

[S1-ospf-1] default-route-advertise

[S1-ospf-1] quit

Stp协议配置与链路聚合配置

[S1] stp enable

[S1] Interface bridge-aggregation 1

[S1-Bridge-Aggregation1] Link-aggregation mode dynamic

[S1-Bridge-Aggregation1] Int e 1/0/1

[S1-Ethernet1/0/1] Port link-aggregation group 1

[S1-Bridge-Aggregation1] Int e 1/0/3

[S1-Ethernet1/0/3] Port link-aggregation group 1

[S1-Ethernet1/0/3] Int bridge-aggregation 1

[S1-Bridge-Aggregation1] Port link-type trunk

[S1-Bridge-Aggregation1] Port trunk permit vlan all

配置PIM-DM协议

[S1] multicast routing-enable

[S1] int vlan3

[S1-vlan-interface3] pim dm

R1 核心路由器配置

端口IP配置：

[R1] int e0/1

[R1-Ethernet0/1] ip address 192.168.5.155 24

[R1-Ethernet0/1] quit

[R1] int e0/0

[R1-Ethernet0/0] ip address 192.168.100.3 24

Acl配置

[R1] nat address-group 1

[R1-nat-address-group-1] address 192.168.5.155 192.168.5.156

[R1-nat-address-group-1] quit

[R1] acl number 2001

[R1-acl-basic-2001] rule permit source 192.168.3.0 0.0.0.255

[R1-acl-basic-2001] rule permit source 192.168.100.0 0.0.0.255

[R1-acl-basic-2001] rule permit source 10.3.3.0 0.0.0.255

[R1-acl-basic-2001] rule permit source 10.3.4.0 0.0.0.255

[R1-acl-basic-2001] rule deny source any

[R1-acl-basic-2001] quit

[R1] int e0/1

[R1-Ethernet0/1] nat outbound 2001 address-group 1

[R1-Ethernet0/1] quit

VRRP配置

1	[R1] vrrp vrid 11 virtual-ip 192.168.100.2

Ospf 配置

[R1] ospf

[R1-ospf-1] area 0

[R1-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.100.0 0.0.0.255

[R1-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.3.0 0.0.0.255

[R1-ospf-1-area-0.0.0.0] network 10.3.3.0 0.0.0.255

[R1-ospf-1-area-0.0.0.0] network 10.3.4.0 0.0.0.255

[R1-ospf-1-area-0.0.0.0] quit

[R1-ospf-1] default-route-advertise cost 100

Snmp配置

[R1] snmp com write private

[R1] snmp com read public

[R1] snmp trap enable

[R1] snmp target-host trap address udp-domain 10.3.3.2 params securityname public

R2 核心路由器配置

端口IP配置：

[R2] int e0/1

[R2-Ethernet0/1] ip address 192.168.5.157 24

[R2-Ethernet0/1] quit

[R2] int e0/0

[R2-Ethernet0/0] ip address 192.168.100.4 24

Acl配置

[R2] nat address-group 1

[R2-nat-address-group-1] address 192.168.5.157 192.168.5.159

[R2-nat-address-group-1] quit

[R2] acl number 2001

[R2-acl-basic-2001] rule permit source 192.168.3.0 0.0.0.255

[R2-acl-basic-2001] rule permit source 192.168.100.0 0.0.0.255

[R2-acl-basic-2001] rule permit source 10.3.3.0 0.0.0.255

[R2-acl-basic-2001] rule permit source 10.3.4.0 0.0.0.255

[R2-acl-basic-2001] rule deny source any

[R2-acl-basic-2001] quit

[R2] int e0/1

[R2-Ethernet0/1] nat outbound 2001 address-group 1

[R2-Ethernet0/1] quit

VRRP配置

1
2
3

[R2] vrrp vrid 11 virtual-ip 192.168.100.2

[R2] vrrp vrid 11 priority 80

Ospf 配置

[R2] ospf

[R2-ospf-1] area 0

[R2-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.100.0 0.0.0.255

[R2-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.3.0 0.0.0.255

[R2-ospf-1-area-0.0.0.0] network 10.3.3.0 0.0.0.255

[R2-ospf-1-area-0.0.0.0] network 10.3.4.0 0.0.0.255

[R2-ospf-1-area-0.0.0.0] quit

[R2-ospf-1] default-route-advertise cost 200