基于Sisco Packet Tracer实现网络课程的实验教学
2013-08-06郭海智辛光红
郭海智 谢 光 辛光红
(三亚学院，海南 三亚 572022）
1.引言
随着计算机网络技术的迅猛发展，我国企事业单位对专业网络技术人才的需求也日益增加，各行各业都迫切的需要网络安全管理、网站建设、网络维护等大量的网络应用型技术人才。但是目前高校在建设实训网络实验室的投入资金有限，购置的路由器、交换机等网络设备还是不能满足学生的需求，而且有些接口在实验过程中会反复插拔使用，后期更新费用比较高，学生的实际操作机会少，使得学生在学习理解理论知识时感觉抽象难以理解。为此很多高校都引入网络模拟仿真软件来辅助教学。Packet Tracer是Cisco的一款仿真软件，能够进行虚拟网络通信的模拟实验，通过虚拟软件技术，建立一个仿真的网络实验环境平台[1-3]。
2.Packet Tracer简介
Packet Tracer是由Cisco公司网络学院发布的一个辅助学习工具，为学生设计、配置(、排除网络故障提供了网络模拟环境。 用户可以在软件的图形用户界面上直接使用拖曳方法建立网络拓扑，在命令行界面学习 IOS的配置、锻炼故障排查能力，并且可观察数据包在网络中行进的详细处理过程，掌握网络实时运行情况。
3.VLAN间通信原理
VLAN(虚拟局域网)技术是路由交换中非常基础的技术。两台分属不同 VLAN的计算机如果没有配置路由就不能直接相互通信，因为要想在局域网内通信，就必须在数据接头部指定接收方的 MAC地址。为了获取接收方的MAC地址，TCP/IP使用地址解析协议 (ARP)来实现，而ARP是通过广播方式进行通信的。也就是说，如果广播报文无法到达，那么就无从解析 MAC地址，即无法直接通信。划分VLAN之后，VLAN与VLAN之间是不能通信的，只能通过路由器或三层交换机来实现。
4.Packet Tracer在网络实验教学实例
4.1 使用三层交换机实现VLAN间通信
在三层交换机上创建SVI(交换虚拟接口）可以作为与之关联的VLAN的网关接口，实现不同VLAN间的通信[4]。采用SVI方式进行网络配置需将创建虚拟VLAN接口，并为SVI配置IP地址、子网掩码，作为各VLAN的网关。根据网络拓扑图1所示，Switch1为普通二层交换机，Switch2为具有路由功能的三层交换机，以下为Switch1和Switch2的配置。
图1 网络拓扑
首先配置是将Switch1创建了VLAN10，并将端口Fa0/5划分到VLAN 10，将端口Fa0/24口设置为Trunk模式。其次配置是将Switch2创建了VLAN10，VLAN20并将端口Fa0/5划分到VLAN 10，端口Fa0/15划分到VLAN20，端口Fa0/24口设置为Trunk模式。再次是为三层交换Switch2 SVI配置。配置命令为：
Switch2(config-if)#ip address 192.168.10.254 255.255.255.0
Switch2(config-if)#ip address192.168.10.254 255.255.255.0
Switch2(config-if)#no shutdown
Switch2(config)#interface Vlan 20
Switch2(config-if)#ip address192.168.20.254 255.255.255.0
Switch2(config-if)#no shutdown
最后设置PC1的IP地址：192.168.10.11，子网掩码：255.255.255.0，默认网关：
192.168.10 .254，PC2的 IP地址：192.168.10.12，子网掩码：255.255.255.0，默认网关：192.168.10.254，PC3的 IP地址：192.168.20.22，子网掩码：255.255.255.0，默认网关：192.168.20.254。
配置完成使用Ping命令测试PC1、PC2、PC3的连通性。
图2 PC2 ping PC1的结果
图3 PC2 ping PC3的结果
4.2 使用路由器实现不同VLAN间的通信设计模拟拓扑图如图4所示。
图4 网络拓扑
首先基于网络拓扑图4在交换机Switch上划分两个VLAN分别为VLAN10和VLAN20并把端口Fa0/5划分给了VLAN 10，端口Fa0/15划分给VLAN 20，与路由器Router相连的端口Fa0/1设置为Trunk模式[5]。
其次对路由器Router进行配置详细命令如下：
router#configure term inal！进全局配置模式
router(config)#interface fastEthernet0/0！进入路由器的端口模式
router(config-if-FastEthernet0/0)#no shutdown ！激活当前端口
router(config-if-FastEthernet0/0)#exit
router(config)#interface
fastEthernet0/0.1 ！进入子接口1(为子接口模式)
router(config-subif)#encapsulation dot1Q 10 ！绑定VLAN中继协议，其中10为VLAN号
router(config-subif)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0！设置子接口IP
router(config-subif)#no shutdown
router(config-subif)#exit
router(config)#interface fastEthernet0/0.2 ！进入子接口2(为子接口模式)
router(config-subif)#encapsulation dot1Q 20 ！绑定vlan中继协议，其中20为VLAN号
router(config-subif)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0！设置子接口IP
router(config-subif)#no shutdown
最后设置PC1的IP地址：192.168.1.10，子网掩码：255.255.255.0，默认网关：192.168.1.1
PC2的 IP地址：192.168.2.20，子网掩码：255.255.255.0，默认网关：192.168.2.1。
配置结束使用Ping命令测试PC1、PC2的连通性。
图5 PC2 Ping PC1结果
5.结语
本文应用Packet Tracer仿真软件设计基于三层交换机SVI技术和基于路由器的单臂路由技术分别实现了网络VLAN之间的互联互通，使学生更容易理解掌握抽象化的网络协议，有效提高了学生的学习兴趣和动手能力。
[1]娄钧，姜仲.面向软件企业开发岗位的J a v a课程群建设[J].计算机教育，2009.2：145-147.
[2]岑岗，林雪芬.开放型项目学习的活动形式研究[J].浙江科技学院报，2008，20(2)：129-132.
[3]张平安.交换机与路由器配置管理任务教程[M].中国铁道出版社，2010.
[4]路来智，袁萍萍.V L AN的三层交换配置在P ac k et T racer的实现[J].科技信息，2007(13)：324-349.
[5]曾铁亮.局域网中的V L AN技术与实现[J].电脑编程技巧与维护，2010，(12).
