基于Packet Tracer仿真技术构建网络瓦连技术实验平台

1、基于Packet Tracer仿真技术构建网络瓦连技术实验平台第18卷第3期2011年7月广东白云学院学刊JournalofGuangdongBaiyunUniversityVo1.18No.3July.2011基于PacketTracer仿真技术构建网络连技术实验平台万世明(广东白云学院电气与信息工程学院,广东广州510450)摘要:通过具体的实验对PacketTracer软件进行了仿真技术测试分析.并在真实网络互连上进行了对比实验验证.实现了Telnet,VLAN,STP,RIP,OSPF,PPP,FrameRelay,NAT,ACL,WAN,VPN,DHCP,HTTP,DNS,Emai等

2、网络互连和仿真通信实验.基于PacketTracer的仿真技术,优化实践过程,改善实践教学环境,构建具有开放式的网络互连技术实验平台,能够较好地解决学生一旦离开实验室环境将变得束手无策的问题,学生将有更多的机会去参与实验学习和实践体验,激发了学生自主学习的积极性.同时,节约了实验设备成本,降低了实验室管理难度.关键词:网络互连技术:PacketTracer:仿真实验平台中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:粤0-11467(2011)03004208一,引言网络互联技术是计算机网络的核心技术之一,具有很强的实践性.而在各高校中网络互连实践教学环境未能满足实际教学需要的状况极为普遍,尽管

3、不少高校不断地投人资金,但由于计算机网络技术的高速发展,计划总是赶不上变化.虽然,用真实网络互连设备去组建网络互连实验室是必需的,但仅靠有限的网络设备难以解决产品种类多,更新换代快和实践教学环境滞后的问题,这是其一.其二:实验室运行成本高.操作过程中连线的反复拔插容易对网络设备的接口造成一定的损坏或缩短部件使用寿命,维护费用大幅上升.其三:受到教学时间和空间的限制.由于学生的学习能力有所不同,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,而学生离开了实验室环境就变得束手无策.l1,23基于PacketTracer的仿真技术构建具有开放式的网络互连技术实验平台,能够较好地解决上述问

4、题.笔者基于PacketTracer仿真软件,搭建了各种虚拟通信网络,对各种网络拓扑进行了设备配置,仿真测试和分析研究,并在真实的网络设备上通过了对比实验验证.二,PacketTracer简介PacketTracer是Cisco公司开发的一款计算机网络数据包跟踪器仿真软件,是一个为计算机网络学习者设计的用于设计,配置和解决复杂计算网络问题的学习平台.该软件利用一组简化网络设备和协议模型,通过可视化的仿真界面和灵活方便的配置窗1:3为学习者提供个性化仿真实验环境.利用该环收稿日期:2011-0415作者简介:万世明(1955一),男,湖北武汉人,广东白云学院电气与信息工程学院,教授,研究方向为计

5、算机应用技术.一42第18卷万世明:基于PacketTracer仿真技术构建网络互连技术实验平台第3期境,学习者可以重复再现网络运行的参数代码,帮助学习者有效地学习网络协议,分析网络性能,更加深入地理解网络中的复杂行为.使用者可以选择所需要的网络设备,通信协议及其参数,建立仿真的网络模型,搭建虚拟的网络实验环境.可在实际的计算机网络工程建设中进行开放性的预期规划,方案设计,用户沟通和性能测试.该软件的技术性能包括5个部分:支持多协议模型.如:支持ACLFilter,ARP,BGP,CDP,DHCP,DNS,EIGRP,FTP,FrameRelay,Hr丌P,IP,OSPF,POP3,RIP,S

6、TP,SMTP,TCP,Telnet,UDP,VTP等协议模型.支持大量基于CISCO公司各种档次的各种设备的仿真模型.如路由器,交换机,无线网络设备,服务器,连接电缆,终端,可置人模块.对设备参数配置提供有配置窗口和命令行两种方式,各设备模型均有可视化的外观仿真.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网络,城市,楼宇,办公室,配线间等虚拟设置.可视化的数据包工具.配置有一个全局网络探测器,可以显示仿真数据报的传送路线.数据报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报的传输过程能对抽象的数据的

7、传送具体化.以上这些特点保证了利用PacketTracer软件可以方便快捷地进行网络组建,设备配置,协议测试等网络互连技术的实验.三,网络互连仿真实验利用PacketTracer可以仿真实现各种不同类型的网络互连实验.笔者完成了Telnet,VLAN,STP,RIP,OSPFPPP1FrameRelay,NAT,ACL,VPN,DHCP,HrITIP,DNS,Emai等网络互连和仿真通信实验.其中有的实验,例如广域网连接实验,即便是在网络互连技术实验室里也难以真实的实现.现以配置FrameRelay协议实现广域网连接的实验为例,进行拓扑规划,端口连线,地址分配,参数配置方法,连通测试验证,结果

8、诊断分析的仿真实验过程.1.FrameRelay原理帧中继(FrameRelay,FR)是现在广域网的主干网最流行的连网协议,是一个面向连接的第二层传输协议,帧中继是典型的包交换技术.帧中继技术以X.25分组交换技术为基础改造了原有的帧结构,继承了x.25提供的统计复用功能和采用虚电路交换的优点,简化了可靠传输和差错控制机制,把流量控制和差错控制任务委托给了本地机完成,减少了网络时延,降低了通信成本,从而获得了良好的性能.帧中继中的虚电路是帧中继包交换网络为实现不同DTE之间的数据传输所建立的逻辑链路,这种虚电路可以在帧中继交换网络内跨越任意多个DCE设备或帧中继交换机.2.DLCI地址映射D

9、LCI:DataLinkConnectionIdentifier,即数据链路连接标识符.帧中继是一种统计复用协议,每条虚电路用数据链路连接标识符(DLCI)来标识.通过帧中继的地址字段DLCI,可区分出该帧属于那一条虚电路.DLC1只在本地接口和与之直接相连的对端接口有效,不具有全局有效性,即在帧中继网络中,不同物理接口上相同的电路,其中用户可用的DLCI范围是101007.由于帧中继虚电路是面向连接的,本地不同的DLCI连接到不同对端设备,可以认为本地DLCI就是对端设备的帧中继地址.3.用PacketTracer实现FrameRelay4-5)的配置首先规划好网络拓扑和实验教学要求:用一台

10、帧中继交换机连接二台路由器,每台路由器分别连接一台交换机,每台交换机分别连接三台PC机.即:1台帧中继交换机,2台路由器,2台交换机,6台PC机.(1)绘制拓扑图一43第18卷广东白云学院学刊第3期运行PacketTracer,在PacketTracer桌面的工作区绘制网络拓扑图,将选择的设备和线缆拖动到工作区里.在PacketTracer桌面下方的设备类型区中,单击WANEmulation,选择l台帧中继交换机CloudPT.单击Routers,选择2台路由器RouterPT,分别命名为R1和R2.单击Switches,选择2台交换机2950T一24,分别命名为s1和s2.单击EndDevi

11、ces,选择6台PC机,分别命名为PCA,PCB,PCC,PC一1,PC一2和P一3.然后,单击Connections,选择V.35DCE/DTE串El线(注意:SeriDCE在DCE端设置Clock有效,本实验以内设Clock的帧中继为DCE端口1,RJ45直通线(CopperStraightThrough),并将各设备依次连接起来.如图1所示.图1实验拓扑图(2)配置PC机的IP参数在绘制完实验拓扑图后就需要对其进行网络拓扑进一步细化,如图1所示的地址分配和接口编号.一44一单击图标:PcA,选择Desktop,单击IPConfigurating,单击Static,填写IPaddress为

12、,Subnetmask为,DefaultGateway为.如图2所示.图2配置PcA的lP第18卷万世明:基于PacketTracer仿真技术构建网络互连技术实验平台第3期类似地,配置PcB的IP地址为192.168.1-3,PCC的IP地址为.PCB,PCC的子网掩码都为,网关都为.类似地,PC一1的IP地址为,PC一2的IP地址为,PC一3的IP地址为192.168-3.4.PC一1,PC一2,Pc一3的子网

13、掩码都为,网关都为.)(3)配置,验证路由器参数配置R1:单击图标:路由器Rl,选择CLI,在命令行中配置相关参数:R0uter>enableRouter#eonfigterminalEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTZ.Router(config)#hostnameR1?R1(config)#interfaceFastEthemet0/0R1(config-if)#ipaddressRl(config-if)#noshutdown

14、Rl(configif)#exitR1(eonfig)#interfaceserial2/0Rl(configif)#encapsulationframerelay!帧中继封装为Cisco类型(默认值)Rl(configif)#framerelaymapip1021静态映射R1(c0nfigif)#ipaddressRl(c0nfigiD#n0shutdownR1(config-if)#exitR1(config)#iprouteR1(config)#exit验证R1:Rl#shf

15、ramerelaymap.!查看帧中继映射Serial2/0(up):ipdlci102,static,IETF,statusdefined,activeRl#showruninterfaceFastEthernet0/0ipaddressduplexautospeedautointerfaceSerial2/0ipaddressencapsulationframe-relayflamerelaymapip102.45.第18卷广东白-X-学院学刊第3期.46.

16、iproute配置R2:单击图标:路由器R2,选择CLI,在命令行中配置相关参数:R0uter>enableRouter#configterminalEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Router(config)#hostnameR2R2(config)#interfaceFastEthemet0/0R2(config-if)#ipaddressR2(config-if)#noshutdownR2(configif)群exi

17、tR2(config)#inteffaeeserial2/0R2(config-if)#encapsulationfrancIe-relayR2(configif)#frame-relaymapip201R2(config-if)#ipaddressR2(c0n6giD群noshutdownR2(configif)#exitR2(config)#iproute0.0,0.0R2(config)#exit验证R2:R2#shflame-relaymapSerial2/O(up):ip172.10.

18、1.1dlci201,static,IETF,statusdeftned.activeR2#showruninterfaceFastEthernet0/OipaddressduplexautospeedautointerfaceSerial2/0ipaddressencapsulationframe-relayflamerelaymapip201iproute第18卷万世明:基于PacketTracer仿真技术构建网络互连技术实验平台

19、第3期(4)配置帧中继交换机单击帧中继云,进人弹出菜单:1)选择Serial0,在DLCI框中填人102,在Name框中填入DLCI:102,单击Add按钮.2)选择Seriall,在DLCI框中填人201,在Name框中填人DLCI:201,单击Add按钮.3)选择FrameRelay,在选择项里,选择Serial0,DLCI:102,Seriall,DLCI:201,单击Add按钮.如图3配置帧中继交换机所示.图3配置帧中继交换机(5)连通测试验证1)选择PcA,用Ping命令检测连通性,分别与PC一1,PC一2,PC一3,其结果是都能Ping通.如图4Ping连通测试所示.2)类似地选择

20、PCB,PCC,PC一1,PC一2,Pc一3,相互之间都能Ping通.图4Ping连通测试.47.第l8卷广东白云学院学刊第3期(6)结果诊断分析如图5所示,PC机PcA从一个局域网,途径交换机S1,路由器R2,帧中继交换机(帧中继云一WAN),路由器R2,交换机s2,与另一个局域网PC机PC一1的通信过程.盈口豫曩l哪棚_l蔼鬟鬻爨誊黧i崩魁0H:PciI:12-,4.zc-h:Pc_l-n豁国:=:It怒嚣I:一q器2:=;-乇口:R目_Tt,l-T-f口0一-r协岫囊tnlll一个IcH叶畦请,H-_嬲_l一M.压圃L鳘出嗣0.002slRIslIo-一蟥圈誓詈n3slRIIGV$,一目

21、锄htLmtms豫._I0.003Rl-十ElcHPII舅襄1.l粕辅mooIIRIEI一喜黼+Pc?3o.十I萱lcHP嘉蛹蛹赣黼嘲靛秘嘲囊麓冁oo一RPE#秘自哪oms-R2IClt,一-一一鬯0.00$i一?一I薹嬲鞋_I潮In盏图5PC机PC一1的通信过程分析通过可视化的Flash动态模拟方式,可以观察到数据报文转发的泛洪过程,单播过程和广播过程.通过报文的捕获/转发,事件列表,PUD细节信息,包括事件的持续时间,源设备,目的设备,协议类型,端口信息等数据进行分析,进一步对本实验配置FrameRelay协议实现广域网连接的实验结果进行了更充分的诊断和验证.四,结束语利用PacketTr

22、acer仿真技术,构建具有开放式的网络互连技术实验平台,改善了实践环境,扩展了实践手段,优化了实践过程,提高了实验效率,节约了实验成本,为网络设备互连的各种实验提供了方便,高效的诊断,验证和分析.实验/实训环境中采用真实网络设备与仿真软件技术相结合的模式,将是高校实验室建设的一种趋势.实践证明:这种模式可以有效地提高一48一实验教学效果和保证实验教学质量,有利于学生更好地掌握相关实验技术与方法,有利于更好地培养学生的工程能力和创新能力,有利于更好地推行计算机网络专业CDIO工程教育模式的教育教学改革.参考文献:(1徐洪学,郭秀英,仿真软件在计算机网络工程课程教学中的应用J】.沈阳教育学院201

23、0(1):3435.2谢慧,聂峰,基于BOSONNETSIM的计算机网络仿真实验教学研究J.实验技术与管理,2007,24(5):8990.3崔北亮.CCNA认证指南(64o一802)M1.北京:电子工业出版社,2009.4黄艳琼,梁俊.计算机网络课程实验教学改革探索IJ】.计算机教育,2009(2):6263.5lammleT.CCNCCiscoCertifiedNetwokAssociateStudyGuideFifthEditionM.馀宏,程代伟,池亚平,译.北京:电子工业出版社,2005:295296.第18卷万世明:基于PacketTracer仿真技术构建网络互连技术实验平台第3期APacketTracerBasedEmulationTechniquesforNetworkExperimentalPlatformWanShi-ming(SchoolofElectricalandInformationEngineering,GuangdongBaiyunUniversity,Guangzhou510450,Guangdong,China)Abstract:SimulationtestingandanalysisisperformedonPacketTracerthroughspecificexperime