基于Packet Tracer軟件的計算機網絡實踐教學

[摘 要]以VLAN間路由實驗為例，基于Packet Tracer模擬器進行：拓撲結構圖的設計，交換機和路由器的配置，虛擬網絡的仿真測試，結果表明單臂路由器VLAN間路由的技術可行。說明在有限的教學條件中嘗試仿真模擬軟件，既能降低網絡設備的投資成本，又能提高學生做實驗的效率，能夠更好地將理論教學和實踐教學結合起來。

[關鍵詞] Packet Tracer 計算機網絡 VLAN 教學

本文系陜西教育學院教學改革研究項目（編號：10JG0047Q）。

引 言

計算機網絡是一門原理概念多，結構體系復雜的計算機基礎課程，通過實驗可以深入理解和學習本課程，所以，計算機網絡實驗部分在計算機網絡教學中占有十分重要的位置[1-2]。然而，目前的計算機網絡實驗課程還不能完全開展，原因是：（1）實驗場和實驗設備缺乏。計算機網絡實驗涉及交換機、路由器、計算機等大量設備，這些設備價格比較高，并且更新換代很快，很多學校的硬件條件都不達標。（2）實驗室的硬件設備在頻繁的使用中損耗很大，實驗室管理和運行成本較大。(3)教師準備實驗的工作量大，實驗過程比較復雜，教師實驗指導效果不理想。基于以上現狀，現引入Packet Tracer網絡模擬器來搭建虛擬網絡實驗環境，進行計算機網絡實踐教學，來彌補現實實驗的不足[3-5]。

Packet Tracer簡介

Packet Tracer是思科（Cisco）公司開發的一個用來設計、配置和網絡故障排除的仿真模擬軟件，該軟件是思科網絡技術學院中最流行、操作最簡單、最接近真實環境的模擬工具[6]。目前，它的最高版本為Packet Tracer 5.3.1，能夠滿足CCNA和部分CCNP的仿真實驗[7]。將Packet Tracer軟件用于計算機網絡實踐教學之中，根據實驗要求和目的，學生可以在仿真實驗環境中自由選擇所需要的路由器、交換機、計算機和各種線纜等實驗設備，然后選中設備進行配置，完成后進行性能模擬測試。而且，學生可以方便地重復再現實驗運行的任何過程，達到更有效學習網絡協議、分析網絡性能的目的。

用Packet Tracer實踐教學

本文以“VLAN間路由”實驗為例，詳細說明Packet Tracer在計算機網絡實踐教學中的應用。

1.實驗拓撲設計

本實驗采用單臂路由器實現VLAN間路由，具體設備有1臺路由器，3臺交換機和3臺PC機（計算機），3臺PC代表了3個不同的網絡。其中，路由器型號是1841，命名為R1；3臺交換機型號是2960-24T，分別命名為S1、S2、S3；3臺PC機分別命名為PC1、PC2、PC3。已繪制好的網絡實驗拓撲結構圖如圖1所示。也可使用其他具有拓撲圖中所示接口的交換機或路由器，但是，其他型號的設備可能會產生不同的輸出。

2．配置命令及解析

（1）交換機的配置解析

①在交換機上配置VTP。VTP可讓網絡管理員通過創建VTP域來控制網絡上的VLAN[8]。在每個VTP域中，可以將一臺或多臺交換機配置為VTP服務器。然后在VTP服務器上創建VLAN，并將這些VLAN傳送給域中的其他交換機。客戶端交換機從服務器交換機處獲知VTP域名，但前提是客戶端交換機的域為空[9]。如果客戶端交換機已設置有域名，則不會獲知新的域名。因此，最好是在所有交換機上手動配置域名，以確保域名配置正確。在本實驗中，將使用S2作為VTP服務器，S1和S3則配置為VTP客戶端模式。為方便配置命令的解析，以符號“/*”開始為配置命令的解析，并以符合“*/”結束。在三臺交換機上，全部將VTP域名設置為LianXi，VTP口令設置為cisco：

S1(config)#vtp mode client /*將S1配置為客戶端模式*/

S1(config)#vtp domain LianXi /*將域名配置為LianXi */

S1(config)#vtp password cisco /*域名口令配置為cisco */

S1(config)#end /*退出配置模式*/

S2(config)#vtp mode server /*將S2配置為服務器模式*/

S2(config)#vtp domain LianXi /*將域名配置為LianXi */

S2(config)#vtp password cisco /*域名口令配置為cisco */

S2(config)#end

②配置交換機中繼端口并指定中繼端口的本征VLAN。分別將S1、S2和S3的Fa0/1到Fa0/5配置為中繼端口，并指定VLAN 99為這些中繼端口的本征VLAN。下面僅給出S2的中繼端口Fa0/1的配置命令：

S2(config-if)#switchport mode trunk /*把接口fa0/1配置為中繼模式*/

③在VTP服務器上配置VLAN，以下僅給出VLAN10的命令：

S2(config)#vlan 10 /*創建一個編號為10的VLAN */

S2(config-vlan)#name teacher /*給VLAN 10命名為：teacher */

S2(config)#interface fa0/6 /*進入fa0/6的配置模式*/

S2(config-if)#switchport access vlan 10 /*將fa0/6劃分到VLAN 10，在本實驗中用此接口與PC1相連接*/

S2(config-if)#end

S2#copy running-config startup-config /*保存運行配置到啟動配置文件，下次重啟設備時將會使用修改后的配置*/

④結果測試，檢查VLAN之間的連通性。在三臺計算機上打開命令提示符窗口，從PC1 ping PC2，從PC2 ping PC3，從PC3 ping PC1。結果都不能ping成功。實驗做到此步驟，學生已經明白，VLAN之間的連通性正如任意兩個遠程網絡之間的連通性一樣，需要通過網絡層路由才能實現。

（2）路由器的配置解析

本實驗通過在路由器的一個快速以太網端口上創建虛擬接口（稱為子接口）并將其配置為dot1q來實現。具體路由器的配置命令如下：

R1(config)#interface fa0/0 /*進入fa0/0的配置模式*/

R1(config-if)#no shutdown /*因為路由器接口默認關閉，使用no shutdown命令啟用物理接口，子接口將默認打開*/

R1(config-if)#interface fa0/0.10 /*創建路由器子接口fa0/0.10。子接口可以使用任何接口號，只要它能以32位表示，但最好將VLAN編號指定為接口號*/

R1(config-subif)#encapsulation dot1q 10 /*配置Trunk鏈路的封裝類型，同一鏈路的兩端封裝要相同*/

R1(config-subif)#ip address 172.168.10.1 255.255.255.0 /* 配置IP地址和子網掩碼*/

子接口fa0/0.20和fa0/0.30的配置與fa0/0.10的相似，略。

3.結果分析

通過show命令查看路由表：

R1#show ip route

<省略部分輸出>

Gateway of last resort is not set

172.168.0.0/24 is subnetted， 4 subnets

C 172.168.10.0 is directly connected， FastEthernet0/0.10

C 172.168.20.0 is directly connected， FastEthernet0/0.20

C 172.168.30.0 is directly connected， FastEthernet0/0.30

C 172.168.99.0 is directly connected， FastEthernet0/0.99

由以上動態路由信息，可以確定整個網絡互連。接下來，再次用ping命令進行VLAN之間連通性的測試。結果PC1、PC2與PC3之間能相互ping通，表明通過單臂路由器可以實現VLAN間路由。為了加深學生對這部分內容的理解，還可以切換到模擬模式監控ping操作。

結 語

在計算機網絡實踐教學中采用Packet Tracer網絡模擬軟件，學生可以根據實驗目的自己繪制拓撲圖，使用不同型號的交換機、路由器以及各種類型的傳輸介質進行仿真實驗，實驗效果逼真、操作方便，極大地激發了學生的學習興趣，教學效果良好。通過本文可以看出，在有限的教學條件中嘗試仿真模擬軟件，既能降低網絡設備的投資成本，又能提高學生做實驗的效率，能夠更好地將理論教學和實踐教學結合起來。

參考文獻：

[1]丁美榮．虛擬實驗與真實實驗整合的計算機網絡研究性實驗教學探究［Ｊ］．實驗技術與管理，２０11（5）：163－166．

[2]林卉，胡召玲，趙長勝等．高校開放實驗室的建設與管理［Ｊ］．實驗技術與管理，２０１０，２７（３）：１５３－１５４．

[3]王基生，于平太，李瑩等．虛擬實驗平臺開發和應用的理性思考[J]．現代教育技術，2010，（2）：136-139．

[4]陳小紅.基于仿真軟件的虛擬實驗設計與應用——以《網絡基礎》課程為例[D].上海：上海師范大學，2010.

[5]王艷麗，陰國富.計算機網絡工程實驗優化探索［J］.現代電子技術，2008（13）：175-179.

[6]唐燈平.利用Packet Tracer組建三層網絡架構的研究［J］.實驗室科學，2010(3):143-146．

[7]Wayne Lewis.Ph.D.思科系統公司(翻譯).思科網絡技術學院教程CCNA Exploration:LAN交換無線[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[8]梁廣民，王隆杰.思科網絡實驗室CCNA實驗指南[M].北京：電子工業出版社，2009.

[9]梁廣民．思科網絡實驗室路由交換試驗指南［M］．北京:電子工業出版社，2009．

作者單位：陜西教育學院計算機系 陜西西安