【Cisco Packet Tracer】生成树协议STP的功能及虚拟局域网VLAN

⛳️1. Cisco Packet Tracer简介

Cisco Packet Tracer是一款由思科（Cisco）公司开发的网络仿真工具，旨在帮助网络工程师和学生学习和实践网络配置、协议和拓扑设计。它是一种基于图形界面的网络模拟器，使用户能够构建、调试和测试网络，而无需实际的硬件设备。Cisco Packet Tracer的主要特点：

1. 网络仿真和建模： Packet Tracer允许用户创建虚拟网络环境，包括路由器、交换机、终端设备等，以模拟真实网络环境。这对于学习网络原理、协议和配置非常有帮助。
2. 设备模拟： 用户可以在Packet Tracer中模拟多种网络设备，包括思科的路由器、交换机、服务器等。这些设备的模拟行为类似于它们在真实网络中的行为。
3. 协议支持： Packet Tracer支持多种网络协议，包括TCP/IP、UDP、HTTP、FTP等，使用户能够学习和实践网络通信的各个方面。
4. 实验和实践： 学生和网络专业人士可以使用Packet Tracer进行各种实验，测试不同网络配置和方案，以加深对网络技术的理解。
5. 教育用途： Packet Tracer通常用于网络工程和计算机网络课程中，帮助学生通过实践加深对课程内容的理解。它是一种理想的教学工具，可在教室或远程学习环境中使用。
6. 跨平台支持： Packet Tracer可在多个操作系统上运行，包括Windows和Linux，使用户能够在不同的计算机系统上使用它。
7. 社区支持： Packet Tracer有一个活跃的用户社区，用户可以在社区中分享经验、提出问题并获得解答，促进学习和知识交流。

⛳️2. 生成树协议STP的功能及虚拟局域网VLAN

2.1 实验目的

1. 理解生成树协议（STP）的基本原理： 通过实验，学习生成树协议如何在网络中防止环路的发生，以确保数据的正常流动。
2. 掌握Cisco Packet Tracer工具的使用： 通过配置和模拟生成树协议，熟练使用Cisco Packet Tracer工具，理解网络设备的配置过程。
3. 实践虚拟局域网（VLAN）的应用： 通过实验，了解虚拟局域网的概念和实际配置，掌握如何在网络中实现VLAN，以提高网络的管理和性能。

2.2 实验环境

• 基于Cisco Packet Tracer 模拟器

2.3 实验内容

1. 验证生成树协议STP的功能

（1）step1 构造网络拓扑：在逻辑工作空间选择四台交换机（此处拖动的为主机）、连接线（此处拖动的为自动选择连接线类型），构造网络拓扑：

（2）step2 设置网络设备(设置主机的IP地址)：鼠标左击PC-PT计算机0，选择桌面点击IP地址设置为192.168.0.1，系统会默认填充子网掩码，并对主机01设置IP为192.168.0.2，设置主机01的IP地址：

（3）step3 验证主机间能否进行通信：打开主机0的命令提示符输入ping 192.168.0.2，得到主机1的响应，主机0验证通信：

同时在主机1的命令提示符输入ping 192.168.0.1，得到主机0的响应，发现虽然交换机2的端口1关闭，但信息仍可以通过下方链路进行传输。

主机1验证通信：

（4）step4验证链路中一点或多点出现故障信息传递方式：选择交换机2打开配置关闭端口2的状态，数据传输：

验证此时主机间能否进行正常通信：打开主机0的命令提示符输入ping 192.168.0.2，得到主机1的响应，此时由于不存在连通的链路可供信息传递，所以没有接收到主机1的响应。

主机0验证通信：

由于关闭交换机3的端口1，使得交换机2的端口得以打开（显示为绿色），再次在主机0的命令提示符键入ping 192.168.0.2，收到主机1的响应。

交换机2的端口自动打开：

打开交换机1的端口，反复切换模式直到链路显示为绿色。

恢复原状态：

（5）step5 关闭交换机的生成树协议：通过点击交换机的命令行界面，输入enable加入课程模式，在输入config加入全局配置模式，使用no spanning-tree vlan 1关闭vlan 1下方的生成树协议。

关闭交换机1的生成树协议：

根据上述操作关闭四台交换机的生成树协议，可知四台交换机间的链路均显示为绿色，关闭交换机间的生成树协议：

（6）在环路进行数据通信：通过主机0向主机1发送复杂PDU，主机0发送的复杂PDU信息：

在仿真模式下通过实验发现，数据包在环路里面一直在循环发送占用资源，数据包始终在环路循环：

尝试在主机0的命令提示符键入ping 192.168.0.2，主机1向主机0发送也会如此，原因在于数据包在循环链路传输始终占用资源造成资源浪费。

主机0的命令提示符：

1. 学习如何划分VLAN以及验证划分VLAN的作用

（1）step1 构造网络拓扑：在逻辑工作空间选择六台终端设备（此处拖动的为主机）、网络设备（此处拖动的为交换机）及连接线（此处拖动的为自动选择连接线类型），构造网络拓扑：

查看交换机的端口状态汇总表，仅有端口1至6开启且属于VLAN 1：

（2）step2 验证同一VLAN的数据传输 ：切换至仿真模式，仅显示ICMP协议， 切换模式：

由主机0发送复杂PDU：

主机的数据包传输到交换机，交换机将数据包传输到其他主机：

验证了同属与VLAN 1的各个主机可以接收到发送给VLAN 1上的广播。

（3）step3 划分不同VLAN的端口：在交换机配置的VLAN数据库添加VLAN2：

将相应的端口划分到VLAN中：将交换机端口1、2、3的VLAN设置为添加的VLAN2，其中端口1的设置界面：

（4）step4 验证不同VLAN的数据传输：由于配置的左边三台主机和右边三台主机的VLAN不同，所以VLAN1发出的广播仅在属于VLAN1的范围传输，VLAN2发出的广播仅在属于VLAN2的范围传输。通过创建复杂PDU在VLAN2中传输，数据包只传输给处在VLAN2范围内的主机而不传输给其他VLAN内的主机：

（5）5tep5 通过指令方式创建VLAN 3：由于配置交换机大多是在命令行配置，所以实验建立于命令行界面：

将端口4、5、6划分到VLAN3，其交换机的命令行界面：

现在左边三台主机属于VLAN2的广播域，右边三台主机属于VLAN3的广播域。此时左边主机数据传输.右边则主机3的数据包仅发送到主机4和主机5：

左边的广播域能否于右边的广播域进行单播通信呢？答案为否。

（6）step6 验证新的网络拓扑的数据传输：构造网络拓扑，设置新的IP地址以及设置左侧为VLAN1，右侧为VLAN 2,由主机0发送复杂的PDU：

预测主机0的数据包会到达主机1、2和交换机1，但实验表明数据包仅仅到达数据1和主机2并未到达交换机1.原因在于没有对交换机的端口进行设置，端口7默认属于vlan1，因此重新设置端口7为vlan 2即可进行通信，数据包在新的网络拓扑传输：

2.4 实验体会

1. 生成树协议STP的重要性： 实验中深刻认识到生成树协议在网络中的重要性，它通过智能化的拓扑计算，避免了网络中可能出现的环路，确保网络稳定运行。
2. Cisco Packet Tracer工具的便捷性： 通过实验，发现Cisco Packet Tracer是一款强大且直观的网络模拟工具，通过简单的拖拽和配置，可以快速搭建复杂的网络拓扑，是学习和实践网络知识的理想选择。
3. VLAN的管理和灵活性： 在实验中学到了如何配置虚拟局域网，实现不同VLAN之间的隔离和管理。这使得网络管理员能够更好地掌握网络资源，提高网络的安全性和性能。

📝总结

Cisco网络技术犹如一道激流，引领你勇敢踏入计算机网络的未知领域。学习之路并非平凡旅程，从初级概念、实验环境设置开始，逐步揭示更深层次的网络协议、编程魔法和系统设计的奥秘。