基于Packet tracer 的路由器基本配置仿真实验的设计与实现

2021-07-16彭如飞

网络安全技术与应用 2021年7期

◆彭如飞

（川北医学院四川 637000）

网络学习的主要内容是网络协议和一些网络设备相关知识，为了较好理解网络协议以及网络设备的工作原理，学校应设置相应的实验让学生加深理解。由于交换机、路由器、防火墙等网络设备较为昂贵，组建网络对实践场地要求较高，真实场景网络中偶然因素较多容易造成实验失败，并且真实网络场景中不易把握实验全局、理解其工作原理等原因，致使交换机基本配置、路由器基本配置等实验不宜在真实环境中进行，而更适合在虚拟仿真软件中进行。实践证明Packet Tracer 思科模拟器是进行网络虚拟仿真实验的最佳选择，因此本文基于Packet Tracer 思科模拟器对路由器基本配置进行了实验设计，让学生在掌握路由器的基本配置命令的同时，又能充分理解路由器的工作原理。

1 Packet Tracer 思科模拟器

Packet Tracer 是由Cisco 公司发布的一款具有强大功能的交互式网络虚拟仿真工具，主要用于网络的辅助学习。网络学习者可利用Packet Tracer 进行网络拓扑结构的设计、模拟网络排除故障、网络设备的配置等一系列实践操作[1]，这表明其具有良好的操作性；弥补了真实实验条件的不足，大幅度降低了实验室建设和设备维护的成本；能够查看数据包在网络中传输的过程。Packet Tracer 众多的优点，使得其在教学和工程实践中得到广泛应用。

2 路由器介绍

2.1 路由器工作原理

路由器工作在网络层，是网络层设备，其主要功能是组建大型网络，实现网络间的互联互通。路由器的主要工作包括生成和动态维护路由表、查找路由表以确定数据转发的最佳路由和数据转发三个方面。

（1）生成和动态维护路由表

路由器中具有存储路由信息的表格，称之为路由表，其记录了路由器到所有目的网络的路由信息，也就是路由器各网络接口的IP 与所有目的网络的网络号的对应信息。随着新的网络连接的产生，路由表能够自动进行更新，并且网络管理人员还能对路由器中路由表的信息进行手动添加、删除等操作，从而对路由表进行维护。

（2）最佳路由选择

当目的一个网络在路由表中具有多条路径可以选择时，默认情况下路由器会自动选择子网掩码最长的网络地址的设备转发数据包，以实现最佳路由[2]。

（3）数据包转发

路由器在进行转发时，采用的是就近转发到下一跳设备的基本思想，当数据包通过路由器时，路由器选择到达目的网络众多设备中的第一个设备作为数据转发的目的地[3]。

2.2 路由器常用配置命令及模式切换

路由器常用的命令包括：

（1）一些常用的状态查询命令（在特权模式下输入命令）

show version 查看IOS 版本号，已启动时间，router 有什么端口等；

show running-config 查看路由器当前的配置信息；

show startup-config 查看NVRAM 中的路由器配置信息；

show interface 查看路由器上的各个端口的状态信息；

show ip route 查看路由器的路由配置情况。

（2）配置路由器的命令

ip address 配置路由器IP 配置；

clock rate XX 配置时钟；

bandwidth XX 设置接口带宽，可选配置；

hostname name 更改路由器名；

enable secret password 修改路由器密码；

enable password password 修改路由器密码。

（3）使用ping 命令

ping 检查连通性；

ping 检查连通性。

路由器常用模式切换：

Router>（普通）用户EXEC 模式

Router# 特权用户EXEC 模式

Router（config）# 全局配置模式

Router（config-if）# 接口配置模式

图1 常用模式切换命令

3 路由器基本配置仿真实验的设计与实现

3.1 实验目标与网络拓扑结构

本实验主要的学习目标包括：了解无线路由器和AP 的区别与基本配置，掌握思科路由器的基本配置[4]。为达到实验目标，在Packet Tracer 中搭建网络拓扑如下：

图2 路由器基本配置实验网络拓扑图

3.2 实验需求

为了让学生更好理解路由器工作原理，达到实验目标，设计实验需求如下：

1）局域网内设置1 台路由器，连接1 台Web Server，1 个无线路由器，一个AP，在AP 与无线路由器下通过无线功能各连接2 台台式电脑。

2）对路由器的名称和密码进行设置，根据网络需求划分网段，并配置路由器IP 和网关，查看路由器的运行配置信息并完成保存。

3）配置服务器、电脑的IP 和网关。

4）更改无线AP 和无线路由器的SSID，并配置无线AP 和无线路由器采用WPA2-PSK 认证。

5）Web 服务器上面运行着Web 服务，PC0/PC1 通过无线和AP进行连接，PC2/PC3 通过无线和无线路由器进行连接。

6）通过Web 浏览器，更改无线路由器的登录密码，设置无线路由器的静态拨号。

7）开启无线路由器DHCP，并配置PC2，PC3 使用DHCP 动态获取IP。

8）访问Web 服务器。

3.3 实验具体步骤

3.3.1 根据需求划分网络拓扑图

（1）根据实验需求选择设备：Cisco 2911 路由器、WRT300N 无线路由器、AccessPoint-PT AP、Web 服务器和4 台台式电脑。

（2）给4 台PC 添加无线网卡（Packet Tracer 中台式电脑默认情况下没有安装无线网卡）。

1）在physical 界面点击PC 电源开关，将PC 关机。

2）在physical 界面用鼠标左键点击右侧图形PC 下部的以太网卡并按住鼠标左键将其拖到左侧网卡目录区，将原有以太网卡删除掉。

3）在physical 界面再将左侧无线网卡（WMP300N）选中，以同样的方式按住鼠标左键将其拖到刚才删掉以太网卡的位置。

4）在physical 界面再点击PC 电源开关，将PC 开机。

（3）将无线路由器，AP 以及服务器分别和2911 路由器进行连接（此时路由器接口上的所有指示灯都是红色的，因为路由器的接口默认是关闭的）。

3.3.2 对路由器进行基本配置

（1）修改路由器名称和配置设置密码

Router>enable

Router#config terminal

Router（config）#hostname xg2018

xg2018（config）#enable password 123456

（2）无线路由器与2911 路由器Gig0/0 相连，网段设置为192.168.1.0/24，AP 与 2911 路由器 Gig0/1 相连，网段设置为192.168.2.0/24，服务器与2911 路由器Gig0/2 相连，网段设置为192.168.3.0/24，无线路由器内部局域网为192.168.0.0/24 网段，根据网段划分为路由器接口配置IP 地址。

Gig0/0：

xg2018>enable

xg2018#configure terminal

xg2018（config）#interface GigabitEthernet 0/0

xg2018（config-if）#no shutdown

xg2018（config-if）#ip address 192.168.1.254 255.255.255.0

Gig0/1：

xg2018>enable

xg2018#configure terminal

xg2018（config）#interface GigabitEthernet 0/1

xg2018（config-if）#no shutdown

xg2018（config-if）#ip address 192.168.2.254 255.255.255.0