思科網絡設備實訓室仿真集成方案

趙鍇

目前針對網絡設備配置的機房造價較高而效率較低，如何在保證低造價的情況下設計一個能仿真大量思科網絡設備，滿足學生實驗需要的網絡配置環境，成了多數學校的當務之急。經過本設計后，每臺計算機可以獨立使用思科進行二層和三層的網絡配置仿真實驗，并可將虛擬設備與物理設備結合在一起進行綜合性較強的網絡實驗，同時方便了學生使用，并可以方便地創建新的網絡拓撲配置。

計算機網絡管理專業的核心課程之一就是路由交換機的配置與規劃。由于思科公司的產品在市場上的占有率超過65%，而其他多數公司的設備的配置界面又與思科類似，故在多數學校中，網絡設備配置類的課程以思科設備為主。但是在應用中存在思科產品價格高、搭建網絡拓撲使用設備數量多、學生配置時效率低等缺點，尋找適合的思科產品仿真方法成了降低教學成本、提高學生實踐能力的一條有效途徑。

1 相關背景說明

針對思科產品的仿真軟件在近幾年主要有以下幾種，但都存在不同程度的缺點。

1）Cisco Packet Tracer。如名稱所示，該軟件為思科公司官方出品，優點是可以模擬路由器、三層交換機、二層交換機、廣域網，其界面友好，配置使用方便；缺點是只能進行CCNA程度的初級拓撲仿真，缺乏更高層次的功能，不適合更深入的教學應用。

2）GNS3和Dynamips。這兩種軟件對于路由器的模擬仿真使用相同的核心，但是GNS3具備圖形拓撲規劃界面，比后者更方便。其優點是兩者都可以加載真實的思科IOS進行仿真，所以可以支持思科7200以下路由器的多數特性；缺點是不能仿真交換機，如果需要交換機的部分功能，依靠在路由器中加載交換模塊實現，但是交換模塊只能實現部分交換機的功能，而且配置命令與交換機不同。

3）IOU。最新的思科設備仿真軟件為IOU，其分為支持三層特性的映像和支持二層特性的映像兩種。該軟件為思科公司制作，源自于真實的IOS，可以運行于Linux系統下。其優點是可以支持大多數的配置命令，可以自行搭建拓撲；缺點是搭建同時具備二層和三層特性的拓撲時需要特殊操作，而且不支持二層的小部分特性，而且由于運行于Linux，學生不熟悉。

除此之外的其他仿真軟件，如Boson Netsim、YS-RouteSim等軟件，又只能支持部分命令，僅能做部分實驗。

本文對使用IOU構建基于Windows XP及以上系統的思科設備仿真系統方案進行論述。

2 方案論述

2.1 構建Windows系統下的Linux模擬環境

如果在機房中使用Linux系統，一般可以安裝虛擬機或者直接規劃磁盤安裝雙系統。前者的缺點是虛擬機需要較大的磁盤、CPU和內存資源，對計算機配置要求比較高。后者則不利于計算機管理，因為Linux系統一般沒有還原軟件或還原卡支持，極易出現故障。為了節省計算機資源，同時方便學生使用，故此選擇在Windows系統下安裝andLinux軟件。該軟件模擬了Linux環境，可以支持IOU的運行，同時方便在Windows系統中對網絡拓撲文件進行讀寫。

圖1

andLinux系統的安裝和使用本文不贅述，僅說明其主要配置。創建IOU的工作目錄，其結構如圖1所示。其中router目錄放置路由器仿真軟件，switch放置交換機放置軟件，test目錄放置拓撲及仿真啟動文件。如果需要，也可以自行創建新的拓撲目錄，但是注意不要使用過長或英文目錄。router目錄里包括IOU的路由映像86bi_linuxadventerprisek9-ms、序列號文件iourc和映像加載程序wrapper-linux；switch目錄與router目錄類似，但其映像文件為支持二層特性的i86bi_linuxl2-upk9-ms.M；test目錄中放置拓撲說明文件NETMAP和仿真集成啟動文件start.sh。然后將IOU文件拷貝到andLinux的安裝目錄中。

andLinux安裝成功后會在系統中創建虛擬網卡TAP-Colinux，其IP地址為192.168.11.1，而and-Linux系統的網卡IP地址默認為192.168.11.150。使用安裝andLinux時候的用戶名和密碼登陸and-Linux系統后，輸入命令“sudo passwd root”，配置root用戶密碼，然后輸入命令“su – root”，切換到root用戶。

2.2 配置IOU的運行環境

修改IOU目錄的權限：

2.3 編寫仿真設備啟動文件start.sh

本例如下：

-p后是該設備的端口號，本例是端口2000。-e后是啟動的以太口模塊數，本例啟動一個以太口模塊，上面有4個以太口，分別為e0/0、e0/1、e0/2、e0/3；如果是-e 2則啟動兩個以太口模塊，端口分別為e0/0、e0/1、e0/2、e0/3、e1/0、e1/1、e1/2、e1/3。-s后是啟動的Serial端口模塊，本例啟動一個serial口模塊，其模塊序號為以太口模塊數加一，如-e1，則serial端口名為s1/0、s1/1、s1/2、s1/3；如果為-e2，則為s2/0、s2/1、s2/2、s2/3。也可以登錄路由使用show命令查看。-U后為啟動映像的序號，其與NETMAP匹配。如果要仿真多臺路由器或交換機，可以添加多條相應加載映像的語句。

其中注意設備端口號和映像的序號不可重復。對于仿真交換機來說，一般不需要加載Serial端口模塊。telnet到交換機后，對端口使用switchport，即可將路由端口配置為交換端口。

2.4 拓撲文件NETMAP的說明

本例中文件內容為：

拓撲如圖2所示。

該拓撲中1號設備的e0/0端口連接到2號設備的e0/0端口，2號設備的e0/1端口連接到3號設備的e0/0端口。特別要注意不要連接以太端口到serial端口。

圖2

2.5 啟動仿真設備

進入實驗拓撲目錄，本文為test后執行命令：

稍等片刻即可telnet到IP地址192.168.11.150端口2000登陸仿真路由設備1，其他的也類似。

2.6 停止所有仿真設備

需要時執行命令“. ./stop.sh”，該文件放置于IOU目錄，文件內容如下：

2.7 注意事項

在Windows使用記事板編輯shell腳本會在每行尾出現回車換行文件，Unix和Linux的shell無法識別該符號，會報錯。可以使用UltraEdit等第三方軟件，也可以按照下面的方法處理。

1）vi -b start.sh。

2）在命令模式下輸入“%s/^M//g”，其中“^M”符不是“^”再加上“M”，而是由“Ctrl+v”“Ctrl+M”鍵生成的。

3）在命令模式下輸入wq,保存推出。

VI編輯點擊鍵盤Insert按鍵進入編輯狀態，點擊Esc按鍵進入命令模式狀態。

3 結束語

本仿真集成方案充分利用當前計算機的資源，在雙核CPU和2 G內存支持的情況下，可以順利仿真10臺以上思科路由或交換設備。其在投資很少的情況下對思科網絡設備做到90%以上的仿真。同時可以使用虛擬機軟件完成絕大部分網絡操作系統課的實驗，做到了一機多用，能極大地降低教學成本。