生成树的实验.docVIP

? ? ??计算机网络实验与学习指导 基于Cisco Packet Tracer模拟器 ? ? PAGE 50 ? ? ? PAGE 12 ? ? ? PAGE 1 ? 一、实验目的 1.理解链路中的环路问题 2.理解生成树协议的工作原理 二、实验原理 为了提高网络的可靠性，在以太网中设备或链路出现故障时网络不至于中断，我们往往需要在以太网中增加冗余链路，即网络中任意两个节点可以通过两条甚至多条路径连通，这样网络拓扑图中将出现环形路径。在这种情况下，如果网络中某条链路出现故障，冗余链路仍可保证网络正常通信。然而，在冗余链路提高了网络可靠性的同时，也给网络带来了新的问题。当以太网中传输广播帧时，该广播帧将被复制到所有的冗余链路上。 这样，交换机将通过多个端口接收到多个该广播帧的副本。交换机每接收到一个副本，都将其通过除接收端口之外的所有端口重新转发出去。这将导致广播帧在环形路径中永无休地传播下去，即产生了 “广播风暴”。这就是以太网中的环路问题。 “广播风暴”的出现将大量消耗网络资源，使得网络无法正常转发其他数据帧。因此，以太网中引入生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）来解决环路问题。STP工作在交换机的第二层——数据链路层，其主要功能是：利用生成树算法，在包含物理环路的网络中创建一个以某台交换机为根的生成树，形成无环路的树形逻辑拓扑；在网络发生拓扑变化时（如链路故障），重新计算生成树，启用冗余链路，保证网络正常运行。 三、实验要求 1．拓扑图 2.IP地址配置 主机名 IP地址 子网掩码 PC0 192.168.1.1 255.255.255.0 PC1 192.168.1.2 255.255.255.0 四、实验步骤、结果及分析 任务一：观察无生成树协议的以太网环路中广播帧的传播 步骤1：准备工作 此时拓扑图1中交换机端口指示灯呈橙色，则单击主窗口右下角Realtime和 Simulation模式切换按钮数次，直至交换机指示灯呈绿色。 否则，略过此步骤。 步骤2：在拓扑图1中添加广播包 进入Simulation模式。设置Event List Filters只显示ICMP事件。 单击Add Complex PDU按钮，单击拓扑图1中的PC0，在弹出的对话框中设置参数：Destination IP Address设置为255.255.255.255；Source IP Address设置为 192.168.1.1（该实验拓扑中预设的PC0的IP地址）；Sequence Number设置为1: Size设置为0; Simulation Settings选中One Shot，其对应的Time设置为1。然后单击该对话框中下方的Create PDU按钮，创建数据包。 步骤3：捕获数据包，观察广播包的传播 单击Auto Capture/Play按钮，捕获数据包。观察拓扑图1中广播包的传播动画。 此时，我们会注意到每台交换机在接收到数据包后都会通过其他所有端口转发出去。因此，交换机不停地接收来自其他交换机转发的数据包，不停地向其他交换机转发数据包，导致该广播包无休止地在四台交换机形成的环路中传播。 注：此过程不会停止，完成步骤3后单击Realtime模式按钮切换到实时模式，进行步骤4的操作。 步骤4：在实时模式下，测试网络是否正常 进入Realtime模式，单击PC0，在打开的窗口中选择Desktop选项卡，选择其中的Command Prompt工具，在操作界面中输入ping 192.168.1.2 （测试PC0与PC1是否能够连通）并回车。 如图所示，PC0到PC1的连通测试失败，反馈结果为Request timed out,即请求超时。这是因为上述操作步骤中的广播包仍然在网络中不停转发（切换到实时模式拓扑图中不再显示数据包传输动画），形成了“广播风暴”，耗尽网络资源，导致PC0发往PC1的请求包无法到达PC1。 单击下方Delete按钮删除所有场景，为下一任务实验做好准备。 任务二：观察启用生成树协议的以太网环路中广播帧的传播 步骤1 :观察拓扑图2中启用生成树协议后的运辑拓扑图 观察拓扑图2中各端口指示灯的颜色。端口指示灯为绿色表示该端口可以接收和转发数据帧，端口指示灯颜色为橙色表示该端口不能接收和转发数据帧。 注：因为生成树协议计算生成树需要消耗一定的时间，所以如果打开练习文件“2-5生成树协议分析.pka”后直接进行任务二的实验，可能需要等待1?2分钟拓扑图才能完成生成树的计算，进入正常运行状态。这一过程可以通过单击主窗口右下角Realtime和Simulation模式切换按