毕业设计（论文）-Packet tracer在网络互联学习中的应用.doc

毕业综合作业packet tracer在网络互联学习中的应用选题类型： 毕业论文 学生姓名： xxx 学 号： xxxxxxxxxxxx 系 部： 通信工程系 专 业： 计算机通信 班 级： 081 指导老师： xxx 讲师 浙江绍兴提交时间：2011年4月浙江邮电职业技术学院毕业综合作业目 录摘 要企业对网络管理越来越重视，对网络技术人员的能力要求也越来越高，在网络互联知识学习过程中，实际动手操作能力的培养需要大量的上机实践，需要有独立的计算机及相关的网络设备。然而, 部分人因经费不足不能建立相关实训环境, 从而导致一些实训项目无法开展。packet tracer作为一款cisco 路由器、交换机模拟程序，几乎可以完成所有课程规定的实验。从而弥补实训环境的不足, 有利于对交换机及路由器相关知识的理解, 提高对交换机及路由器配置方法及命令的运用能力。论文通过分析网络模拟器packet tracer的优缺点以及使用特点,结合计算机网络教学中的实际情况,构建了计算机网络的仿真实验。仿真实验可以加深学生对基础理论和基本概念的认识和理解,能够培养学生解决计算机网络工程相关问题的综合能力,为学生今后组建和使用计算机网络打下坚实基础,同时也是解决目前计算机网络工程课程实验教学经费不足的好办法。关键词:packet tracer ；仿真测试；网络实训；网络互联技术；目 录摘 要i第1章 绪论11.1 课题背景1第2章 网络互联学习的现状22.1 网络互联学习的现状22.2 仿真模拟软件的概念和在网络互联技术课程中的优势32.3 如何利用好模拟软件42.4 本章小结5第3章 路由器模拟器63.1 常用路由器模拟器介绍63.2 packet tracer的安装73.3 packet tracer的常用功能73.4 本章小结8第4章 packet tracer在学习中的应用94.1 利用模拟软件实现vlan间通信及分析94.1.1 路由器实现vlan间通信原理94.1.2 仿真实验设计与配置104.2 本章小结15第5章 总结165.1 教学效果分析165.2 本章小结16参考文献17致谢184浙江邮电职业技术学院毕业综合作业error! no text of specified style in document. error! no text of specified style in document.第1章 绪论1.1 课题背景近年来，随着办学条件的改善，不少高职院校投入资金购置路由器、交换机等网络设备，建设了网络实训室，但毕竟经费有限，网络设备数量欠缺和种类不全，且某些网络环境具有不可模拟性，导致利用其进行实验教学的效果有限。另外，从理论的掌握到实践活动的开展，中间需要一个过渡，即学生在进入网络实训室进行实验活动之前，需要作一定的准备，对相应的理论知识要有一定的理解，并且对实验设备的特征、性质、配置、操作等要有一个总体的掌握，如果没有这些必要的知识储备和事先准备工作，学生进入实训室时，往往表现得无从下手和无所适从，冒然动手，必然带来误操作的增多，甚至完全错误的操作，影响了实验教学的开展和实施。为解决上述问题，近年来在计算机网络实验教学中，许多学校都引入网络模拟软件来辅助教学，实践证明，这是一种行之有效的方法。引入模拟软件，能弥补教学过程中的许多不足，不需要真实设备就能开展教学活动；软件能模拟出尽可能齐全的网络设备和实验环境，而且模拟设备不存在损坏问题，能反复进行操作，有效地解决了设备损耗问题；在学生开始操作真实物理设备之前，可以对模拟设备进行操作和练习，这样就很自然地完成了从理论到实践的过渡。网络互连技术是高校计算机网络专业的一门技术性的专业课，它不仅可以使学生理解网络的基本组成和工作原理，掌握网络互连的基本技术，还可以培养学生分析和解决网络工程实际问题的能力，其教学的实施必须注重实验教学的环节。但是在实验实训条件薄弱，设备不足的情况下，如何达到好的实验教学效果呢?我们可以使用网络模拟软件来辅助实训室的实验教学。现在就来介绍一下packet tracer在网络互联技术课程中的实验教学。第2章 网络互联学习的现状2.1 网络互联学习的现状目前网络互联技术课程教学大都是以书本教学方式和多媒体课件教学方式为主，老师灌输大量的理论知识，学生被动地接受较为抽象的网络知识，无法让学生自己动手进行配置操作,极大地约束了学生的创造性。归纳起来，传统网络互联技术课程教学中存在的问题，主要体现在以下几个方面：一、教学条件达不到要求网络互联技术是一门操作性、实践性很强的课程，因此对教学实训条件具有较高的要求，例如需要路由器、交换机、服务器、防火墙等网络设备。实验需要的设备数量多，价格高，若要让每个学生都有动手操作的机会，往往需要建立专门的网络实验室，而一间网络实验室的建立往往需要30-40 万，这对许多高职院校，特别是对文科类为主的院校来说是不容易实现的。学生没有得到动手操作的机会，容易减弱学生的学习兴趣，也会造成学生对知识点的理解不够透彻，所学内容与实际应用脱节。二、教学成本高即使部分院校建立了相应的网络实验室，由于网络互联技术课程的部分实验是耗材性的实验，例如双绞线的制作，每批学生的实践都要消耗一定的网线和水晶头；又如组网实验会经常进行线缆的拔插，操作过程中的反复拔插会对网络设备的接口造成一定的损坏，缩短部件使用寿命。这些都势必造成硬件损耗支出费用和实验设备的维修、维护费用大幅度上升。三、教学时间和空间的限制由于高职学生的水平参差不齐，必然有部分学生在指定的教学时间内没能按教学要求完成学习任务。而从教学资源的利用率考虑，高校的实验室都是要供多个班级的学生共用的。为了保证正常的教学，学生使用实验室的时间都是安排好的，几乎所有高职院校的实验室（特别是网络实验室，由于其设备多，价格高）都没有实现对学生的自由开放，学生不能利用课余时间进行自主学习，这在一定程度上也打击了学生学习的积极性。2.2 仿真模拟软件的概念和在网络互联技术课程中的优势仿真模拟软件是指利用计算机的硬件和软件来模拟真实的实验环境及实验过程,让学生通过在计算机上独立完成实验,达到在有限教学时间内让每个学生独立完成实验的目的。网络仿真模拟软件主要是指采用软件技术来模拟路由器、交换机等硬件设备的操作。通过网络仿真模拟软件学生只需要一台pc 机就可以模拟进行各种设备的配置操作，如路由器、交换机的配置；进行各种组网实验的操作，比起花费大量财力建立专门的网络实验室而言大大降低了实验设备的成本；采用网络仿真模拟软件能满足大多数基本课程实验的教学需要，一定程度上提高了教学条件；同时学生只需要有pc 机，在机子上安装相关软件，就可以不受时间地点的限制进行实验，这也大大提高了学生自主学习的积极性。运用仿真模拟软件来进行网络互联技术课程的教学和实验，既解决了传统教学中存在的各种不足，又有利于教师实验演示和学生操作，较好地实现教学中教、学、做的统一。因此，越来越多的教师采用网络仿真模拟软件来进行网络互联技术课程的教学和实践。网络仿真模拟软件也有很多种选择, 如boson netsim、cisco 的packet tracer、小凡路由器模拟器，华为的hw_routesim 等等。各自有其自身特点，本人就以其在学校中所使用的packet tracer 为例进行介绍。packet tracer 具有以下优势：一、具有友好的软件界面。软件分为“realtime”和“simulation”两种模式。在“realtime”的图形用户模式上可以直接使用拖曳方法建立网络拓扑；更为特别的是，在“simulation”的界面中以flash 动画的形式模拟数据包在网络中行进的详细处理过程，学生可以更直观地理解网络设备的运行原理。二、可以灵活自主进行仿真环境的设置。通过该仿真软件，学生可以自行创建网络拓扑结构，进行各种网络互联设备的配置，配置操作与真实环境基本一致。三、软件提供相应的实验向导。软件附带多个已经建立好的演示环境、任务挑战，对于初学者可以在向导的提示下进行操作。2.3 如何利用好模拟软件一、 选择合适的实验内容在选择实验内容前，一定要了解学生对实验所需理论知识的掌握水平，否则学生在进行实验时可能会因为内容陌生或者难度太大而失去信心和耐心，影响了实验效果，可以根据当前所学理论知识确定实验内容。在开始阶段，学生掌握的知识比较少，对于试验中需要用到的命令又没有学习到，可以把命令告诉学生，但要进行说明，以免对学生实验造成障碍。二、 保留好实验文件网络互联技术是一个综合的技术，从简单的设备连接，到复杂的设备调试，学生在学习这些复杂配置时，难免会遗忘，而老师不可能重新再讲一遍。一个好的做法就是让学生在做完单项实验后一定要保存好实验文件，以便遇到问题时进行查找和学习，这样可以使学生不断的巩固学过的知识，同时也提高了学生的自学能力。三、综合实验在网络实训室中，一组实验设备的配备是有限的，因而不能满足复杂网络拓扑的实验要求，然而利用packet tracer软件就可以解决这个问题。利用综合实验，还可以实现网络集成项目的需求，学生根据教师给出的要求，自行设计网络拓扑，自行设计vlan划分，自行规划ip地址，然后进行配置和测试。因为学生规划出来的网络是各不相同的，学生自主发挥的余地很大，这样不仅强化了学生的单项技能，而且提高了学生对大型网络形态和网络设备的感性认识，使学生具备了一定的设计、管理大型网络的能力。另外，在综合实验中，出现故障的机率增多，而且有时出现了故障后将导致后续的实验无法进行，学生必须通过各种方法来查找和解决故障，这样充分调动了学生学习的积极性，也培养和锻炼了学生的排除故障的能力。四、 activitiy活动工具的利用activitiy wizard模块可以用来设计实验，这种实验文件可以显示你的配置进度和完成情况，教师可以利用activitiy wizard模块来设计一些具有针对性的实验，或者有故障的实验，也可以在学生之间开展竞赛，提高学生的学习兴趣。学生之间也可以互相设计实验进行测试，以巩固自己对知识点和技能的掌握程度。五、熟练使用模拟软件packet tracer软件还提供了一种仿真模式，该模式可以显示数据报的传输过程，并能够捕捉数据报进行分析，而这一点是实验室条件下无法进行的。进行教学时，教师应要求学生养成良好的操作习惯。在使用activitiy wizard模块来设计实验时，也应锁定设备，改由从pc机的超级终端进行配置。2.4 本章小结使用网络实训室结合packet tracer模拟软件进行网络互联技术课程的实验教学，在各高职院校中能够解决实验经费不足和设备短缺的问题。通过虚拟平台，使学生在掌握理论知识后，能充分的进行网络互联技术的实验练习，提高了学生实际动手能。另外packet tracer模拟软件还可用于其它计算机网络类课程的实验教学，因此在实训环境建设中采用这种模式，将有效地提高实验教学效果，并能节约资金和设备投入，具有广泛推广价值。浙江邮电职业技术学院毕业综合作业error! no text of specified style in document.error! no text of specified style in document.第3章 路由器模拟器3.1 常用路由器模拟器介绍由于路由器的价格昂贵，型号繁多，我们不可能为了学习它而购置全部设备。模拟器软件可以在个人计算机上模拟交换机、路由器的配置过程，使我们可以很方便的就可以完成交换机和路由器的配置实验，是学习交换机和路由器的常用方法。以下就来介绍一下目前常用的路由器模拟器，有boson netsim 路由器模拟器，小凡路由器模拟器，packet tracer路由器模拟器，以及各个路由器模拟器的特点。小凡模拟器（dynamips gui）是一个学习配置思科设备的很好的工具，它不仅整合了思科所有的ios模拟器，而且还整合了bes以及vpcs，它能在pc机的环境下真实运行思科设备ios，因此绝大部分命令都支持，就和在真实思科设备上运行相差无几,它配置输出采用的是bat批处理文件。boson netsim是itexamp推荐的路由器模拟软件，可以模拟路由器和部分交换机，而且是它最先提出自定义网络拓扑的功能，大多数人都使用boson来练手ccna和ccnp的实验考试试题。与真实实验相比，使用boson netsim省去了制作网线连接设备，频繁变换console线，不停地往返于设备之间的环节。同时，boson netsim的命令也和最新的cisco的ios保持一致，它可以模拟出cisco的部分中端产品35系列交换机和45系列路由器。packet tracer 软件是cisco 公司开发的网络仿真工具软件，是一个为网络初学者设计的用于提供计算机网络设计、配置和网络故障排除模拟环境的学习平台，支持学生和教师建立仿真、虚拟和活动网络模型。像任何仿真器一样，packet tracer 软件通过一组简化的网络设备和协议模型、真实的计算机网络保留和基准来了解网络行为和开发网络的技巧，学生可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，软件中实现的ios 子集允许学生配置设备；并可提供数据包在网络中行进的详细处理过程，观察网络实时运行情况。3.2 packet tracer的安装汉化包下载到本地计算机中并解压缩（在此仅介绍汉化包的安装过程）。1、在解压缩后的文件夹里面找到chinese_5.2_for_packet_tracer.ptl文件，把chinese_5.2_for_packet_tracer.ptl复制到packet tracer 5.2安装目录的languages文件夹里。2、启动packet tracer 5.2，选择顶部菜单中的options，然后再选择preferences。3、此时会弹出options界面，在该界面的下面看到select language文本框，选择chinese.ptl后点击change language。这时会告诉你在下次启动packet tracer 5.2的时候才会生效。4、好了，我们把packet tracer 5.2关闭，并再次启动。这时已经可以看到是国人熟悉的中文了。至此汉化包已经安装完毕。3.3 packet tracer的常用功能packet tracer软件具有下列特点：(1) 支持多协议模型：支持常用协议http、dns、tftp、telnet、tcp、udp、single rea ospf、dtp、vtp and stp，同时支持ip、ethernet、arp、wireless、cdp、frame relay、ppp、hdlc、inter- vlan routing and icmp等协议模型。(2) 支持大量的设备仿真模型：路由器、交换机、无线网络设备、服务器、各种连接电缆、终端等，这些设备是基于cisco 公司的。还能仿真各种模块，这在实际实验设备中是无法配置整齐的。提供图形化和终端两种配置方法，各设备模型有可视化的外观仿真。(3) 支持逻辑空间和物理空间的设计模式：逻辑空间模式用于进行逻辑拓扑结构的实现；物理空间模式支持构建城市、楼宇、办公室、配线间等虚拟设置。(4) 可视化的数据包工具：配置有一个全局网络探测器，可以显示仿真数据包的传送路线，并显示各种模式，前进后退，或一步步执行。(5) 数据包传输采用实时模式和仿真模式，实时模式与实际传输过程一样，仿真模式通过可视化模式显示数据包的传输过程，使用户能对抽象的数据的传送具体化。以上这些特点可方便快捷地进行网络的组建、设备的配置、协议的测试等网络技术相关的学习。3.4 本章小结本章主要介绍了常用的几款路由器模拟器各自的特点，并详细介绍了packet tracer的安装过程及其常用功能。把packet tracer 软件引入到计算机网络教学中，不仅节约了实验成本，还极大地提高了学生对计算机网络学习的积极性，提高了计算机网络教学的水平和质量，达到了很好的效果。第4章 packet tracer在学习中的应用4.1 利用模拟软件实现vlan间通信及分析下面就以单臂路由协议的配置为例来介绍packet tracer 在网络互联技术课程中的应用。4.1.1 路由器实现vlan间通信原理主机分属不同的vlan，也就意味着分属不同的广播域， 自然收不到彼此的广播报文。因此， 属于不同vlan 的主机之间无法直接互相通信。为了能够在vlan 间通信，需要利用osi 参考模型中更高一层网络层的信息（ip 地址）来进行路由。用路由器进行vlan间路由时，首先将用于连接路由器的交换机端口设为汇聚链接，而路由器上的端口也必须支持汇聚链路，双方用于汇聚链路的协议自然也必须相同，接着在路由器上定义对应各个vlan 的子接口（sub interface），如图4.1路由器划分vlan子接口示意图所示。vlan 将交换机从逻辑上分割成了多台，因而用于vlan 间路由的路由器， 也必须拥有分别对应各个vlan 的虚拟接口，所以尽管实际与交换机连接的物理端口只有一个，但在理论上可以把它分割为多个虚拟端口。图 4.1 路由器划分vlan 子接口示意图4.1.2 仿真实验设计与配置本文利用cisco 的packet tracer 仿真软件进行虚拟网络通信的模拟实验， 运用单臂路由配置方法,对一些主要的部分进行了深入分析，例如路由器的端口及终端ip 地址设置、路由器的配置命令以及结果测试,而对于一些简单的部分则不作详细阐述。1、网络拓扑图、接口设置及ip分配仿真实验拓扑图如图4.2仿真实验拓扑图所示，switch1、switch2 均为cisco catalyst 2960 型二层交换机，router1为cisco catalyst 2811 型路由器，router1接口设置和ip 地址分配如表 4.1 路由器端口设置及终端ip 地址分配表所示，其中pc1、pc2 分别与switch2 的接口fa0/2 和fa0/3 相连，pc3、pc4 分别与switch1 的接口fa0/2 和fa0/3相连，router1 的接口fa0/0 与switch2 的接口fa0/4 相连，swich1的接口fa0/1与swich2 的接口fa0/1相连。图 4.2 仿真实验拓扑图端口ip地址终端ip地址终端ip地址router1：fa0/0.100/24pc1pc2router1：fa0/0.200/24pc3pc4表 4.1 路由器端口设置及终端ip 地址分配表2配置命令及解析（1）配置vlan在switch1 和switch2 上分别对pc1、pc2 及pc3、pc4的端口进行vlan 划分，划分vlan如图 4.3划分vlan图所示。以switch2 为例进行说明，如图 4.4在switch2 上划分vlan所示，switch1 的配置可参考switch2的配置，不再赘述。图 4.3划分vlan图图 4.4在switch2 上划分vlan（2）结果测试经过测试，pc1 与pc3、pc2 与pc4 之间不能ping通，测试结果如图 4.5和图 4.6 所示。图 4.5图 4.6（3）vlan 间路由配置第一步在switch1 和switch2 上分别进行数据包的封装， 同时还要求与路由器相连的交换机端口设置为trunk 链接。switch2 的配置如图 4.7 在switch2 上配置trunk 和封装数据所示，switch1 可参考此配置。 图 4.7 在switch2 上配置trunk 和封装数据当交换机设置成两个vlan 时，逻辑上已经成为两个网络，广播被隔离了。两个vlan 间的网络要通信，则必须通过路由器或三层交换机。如果接入的是路由器的一个物理端口，则必须有两个子接口分别与两个vlan相对应。第二步对router1的子接口进行ip地址的配置， router1 的配置如图 4.8 对rouer1 的配置操作所示。图 4.8 对rouer1 的配置操作（4）结果测试再次测试，pc1 与pc3、pc2 与pc4 之间能相互ping 通，测试结如图4.9pc1再次pingpc3的结果和图4.10pc2再次pingpc4的结果。图 4.9 pc1 再次ping pc3 的结果图 4.10 pc2 再次ping pc4 的结果(5) 分析router1的路由表信息如图 4.11 router1 的路由表信息所示。通过查看r1的路由信息可以得知，经过路由器的单臂路由后，router1学到了对方发布的网络地址，因而实现了vlan 之间的通信。图 4.11 router1 的路由表信息4.2 本章小结本文采用单臂路由配置方法，基于packet tracer 仿真软件组建了跨路由器的vlan 网络，分析了路由器的端口设置、ip 地址分配以及二层交换机、路由器的配置命令，对有关配置命令和路由表信息进行了解析；对组建的虚拟网络进行了仿真测试， 实现了跨路由器的vlan 网络间的通信，并在实际的网络设备上进行了实验验证，结果表明跨路由器实现vlan 间通信的技术是可行的。14浙江邮电职业技