一种新型的数据通信网实验室平台建设探究

鲜永菊，徐昌彪，武 俊，徐 川

（1.重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065；2.重庆邮电大学 光电工程学院，重庆 400065）

目前社会各个领域都在进行信息化建设，数据通信网络建设的知识成了通信相关或非相关专业学生必须了解的基本常识。作者所在学校每年的数据通信网综合专业实训课由原来仅对通信专业学生开放，到现在面向全学校各个专业的学生，基本上是从开学到学期结束，各专业学生轮流不断，这就说明越来越多的学生希望加强对数据通信网络建设相关知识的了解。而许多数据通信网实验室的设备都是放在实验桌上，学生可以移动，在实验比较多的情况下，很容易导致设备故障和实验中断，所以，如何建设一个健壮性、伸缩性，高效的实验室非常重要[1－6]。

1 基本思路

实验室的建设采用了网络化的方式[7－10]。将实验设备放在固定机架上，通过内网和串口服务器连接各实验设备的Console配置口，就近在桌面配线架和机架上连线，实验室内网跟其他专业实验室连通，并连接到校园网。这样的优点非常明显：避免了由于实验设备的不断搬动而容易出故障的情况，能支持学生不间断地进行各种实验；通过跟其他实验室和校园网的连接，能够远程配置服务器和实验设备，支持更多学生的设备实验，也支持通过远程网络对实际网络的攻防和配置管理的实验等；可以跟其他实验室联合进行综合实验或课程设计[11－12]。

2 实验室布局

实验室的布局如图1所示。整个实验室有7个机柜，从最里到门口6个机架上的设备是一样的，上面安装的是实验设备，如路由器、交换机、串口服务器及配线架等。

在6个安放实验设备的机柜里，从上到下依次为：2台中兴通讯公司推出的二层可网管的中低端以太网交换机ZXR2826S、中兴通讯公司的3层智能快速以太网交换机ZXR3928、2台中兴通信公司的企业级别路由器ZXR10、H3C公司的2台二层可网管的中低端以太网交换机H3CS2100、2台智能集成多业务路由器H3CMSR20-20、字母加数字的配线架。串口服务器server2放在第4个机架上。

第7个机架主要是组建实验室网络所用的配线架、交换机switch1和提供给所有专业实验室共用的服务器server1。

实验室有桌面终端32台电脑、4排桌子，每排学生可以面对面的坐8人，中间过道上是教师桌子及投影仪。另外在机柜后面及两道门中间都有一些用于存放物品的木柜。

图1 数据通信网实验室布局

3 实验室的网络架构

实验室的网络结构如图2所示。内网交换机switch1把所有的桌面终端通过纯数字接口网线连接起来，同时串口服务器也连接到内网交换机switch1上，串口服务器通过数据线及延伸线把各个实验设备的配置口Console连接在一起。通过在串口服务器上的配置，将不同的传输层端口映射到不同实验设备，从而达到让桌面终端可以通过串口服务器的IP地址及端口号远程访问不同的实验设备，对其进行管理配置的目的（见实验步骤5）。

内网交换机switch1跟本教学中心的其他实验室交换机在同一个网络，并通过网关连接到校园网，内网服务器server1可以为其他专业实验室提供实验支持，是教学中心共用服务器。这样，可以在其他实验室的桌面终端进行操作，完成对实验设备的配置，可以支持更多学生的实验。

桌面终端电脑既可以充当网络管理中心的管理机，对设备进行配置，也可以充当用户终端，验证配置。每个桌子上有配线架，配线架上对每个终端都有2种接线口：纯数字（如1）和字母加数字如（A1）。

当终端的网线连接到配线架上的纯数字接口时，终端相当于管理设备，此时，通过数字接口，连接到内网交换机switch1上，再通过串口服务器sever2，连接到不同交换机或路由器的console口，对各设备进行配置。

当终端的网线连接到桌面配线架上的字母加数字（如A1）接口时，并将机柜配线架上对应接口A1用网线连接到需要验证的实验设备接口，此时终端相当于用户设备，可以验证管理机的配置是否正确，充当验证机。

图2 数据通信网实验室网络架构

4 实验过程

下面以对二层交换机虚拟局域网的配置与验证为例，说明在本实验室学生做实验时的基本过程。

实验目的：掌握低端系列交换机产品VLAN的配置和使用。

实验内容：VLAN业务的配置。

实验设备：交换机 A（2618-A）与交换机B（2618-B）两台；PC机若干台；直连网线5条；串口线1条。

实验拓扑：实验拓扑见图3。采用5台桌面电脑，其中一台电脑PC-0用做管理机，另4台电脑PC-1、PC-2、PC-3、PC-4用作用户机，做验证机用。实验时可以只用2台电脑充当验证机，其中一台还可以充当PC-0管理机。总共需要2台桌面电脑。

图3 实验拓扑图

交换机A和交换机B通过接口16相连，交换机A的接口1与交换机B的接口2是Vlan2的成员，交换机A的接口2与交换机B的接口4是Vlan3的成员。

实验步骤：

（1）确保内网的交换机switch1与串口服务器server2及需要配置的交换机S2和S3都已经正常工作。

（2）将PC-0机的网线连接到桌面配线架的纯数字接口。

（3）在PC-0机上点击：[开始]→[程序]→[附件]→[通讯]→[超级终端]，进行超级终端连接。

（4）在出现图4位置信息时，按要求输入有关的位置信息：国家／地区代码、地区电话号码编号和用来拨外线的电话号码。

图4 位置信息

（5）弹出“连接描述”对话框时，为新建的连接输入名称并为该连接选择图标。

（6）连接到实验设备进行配置。如图5所示，在弹出的“连接到”窗口的“连接时使用”项里面选择TCP／IP（Winsock），而不是选择COM，主机地址输入串口服务器server2的服务器地址，即172.16.24.100，端口号是输入机柜里面所配置设备标签上注明的编号，在这里S2标签上注明的是“1”。在此之前，确保在串口服务器里面已经做好各实验设备的映射关系，把不同的设备映射到不同的端口号，并在对应设备的标签上注明。

图5 实验设备的选择

（7）系统的初始化。检查前面设定的各项参数正确无误后，ZXR102618就可以加电启动，进行系统的初始化，进入配置模式进行操作。可以看到如下界面：

系统启动成功后，出现提示符login：，要求输入登录用户名和密码，如这里缺省用户名是admin，密码是zhongxing。

输入后进入如下界面：

此时已经进入ZXR102618用户模式。在提示符后面输入enable，并根据提示输入密码，如zte，进入全局配置模式（提示符如下），此时可对交换机进行各种配置。

（8）对交换机A与B的配置。在本虚拟局域网Vlan的配置实验中，在PC-0中的超级终端界面下对交换机A的具体配置如下：

同理，可在PC-0另外建立一个超级终端连接，对交换机B进行配置。启动的整个过程前面是一样的，只是在上述第6步时，端口号输入交换机B上标签所对应的号码，如2号，如图6所示。

图6 不同实验设备的选择

对交换机B的具体配置如下：

（9）验证方法。

① 验证机连接。将 PC-1、PC-2、PC-3、PC-4的网线分别连接到该电脑桌面配线架上的所对应的字母加数字接口，如A1、A2、A3、A4。

②连接实验设备。寻找机柜配线架上标注有A1、A2、A3、A4的接口，用网线把A1的接口连接到交换机A的接口1，A2的接口连接到交换机A的接口2、A3的接口连接到交换机B的接口2、A4的接口连接到交换机B的接口4。

③连接交换机。把交换机A与B的16接口用网线连接起来。

④ 配置IP地址。点击PC-1到PC-4的：[网上邻居]→[本地连接]→[属性]→[INTERNET协议]，配置好它们的地址，这里面因为是二层交换机，不涉及到跨网段路由连接，4台电脑的IP地址都应该在同一个网段，其子网掩码相同，主机号不同。如：PC-1：192.168.1.2／24、PC-2：192.168.1.3／24、PC-3：192.168.1.4／24、PC-4：192.168.1.5／24。

⑤ 验证互通性。点击PC-1到PC-4的[开始]→[运行]，在运行窗口输入：CMD，进入命令窗口，在命令窗口里面输入Ping命令进行通信验证，如在PC-1的命令窗口输入：Ping 192.168.1.4。

可验证PC-1和PC-3是否能互通，同理，可验证得出PC-2和 PC-4 能互通，PC-1和 PC-4 不能互通，PC-2和PC-3不能互通。

（10）实验结论。同一vlan下的设备可以互通，不同vlan下的设备不能互通；通过接口打TAG可以传递多个vlan信息。

5 结论

基于网络化的数据通信网实验室相对于传统的桌面实验优势非常明显：具有很强的健壮性，可以大大减少学生搬移实验设备的次数，减少设备故障；支持学生灵活地对不同设备进行配置和管理；减少由于在桌面上连接实验设备所带来的错综复杂性；支持比较复杂的课程设计或综合实验；支持跟其他专业实验室如SDH传输实验室、IPTV视频实验室、宽带接入实验室等的综合设计与实验；支持远程配置与管理。

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