基于Packet Tracer的網絡仿真應用研究

白雲升 趙乃東 田甜甜 甄諾言 孫嘉欣

關鍵詞：Packet Tracer;網絡仿真；校園網

1Packet Tracer與網絡規劃

Packet Tracer是由Cisco公司發布的一款在虛擬實驗環境中進行網絡設計、配置、仿真，實現和故障檢測的模擬工具。它還可以提供物聯網和網絡安全等領域的網絡仿真，并集成了網絡協議分析功能[1]。

在網絡規劃與仿真過程中，我們通常采用分層組網設計思路。在Cisco公司的網絡層次模型中，網絡按照功能不同被劃分為接人層（Access Layer）、匯聚層（distribution Layer）和核心層（Core Layer）三層。

校園網作為現實網絡應用中的一種典型網絡結構有著較為廣泛的代表性，但目前的大學通常具有地理位置較為分散的多個獨立校園，因此校園網的拓撲結構也會多種多樣，網絡的規劃與設計也不可能在實際的現實環境中直接安裝和調試。因此，本文以某一校園網的規劃與設計為例，結合Cisco公司的三層網絡層次模型和Packet Tracer網絡仿真軟件，展示如何在虛擬環境中對校園網進行規劃與仿真應用。

2校園網的規劃與設計技術

在對校園網進行規劃與功能設計時，我們要先了解一些網絡技術。首先，TCP/IP協議棧的分層模型是校園網功能設計的基礎．TCP/IP協議棧從上到下分為應用層（Application Layer）、傳輸層（TransponLayer）、網際層（Internet Layer）和鏈路層（Link Layer）四層。在應用層中我們通常會用到HTTP，DNS，SMTP，FTP和Telnet等協議和技術，在傳輸層中會用到TCP和UDP等協議和技術，在網際層中會用到IP，ARP等協議和技術，在鏈路層中會用到FDDI和PPP等協議和技術。同時，在校園網的設計中，因為IP地址的不足和網絡安全的需要，我們通常會用到NAT（Network Address Translation）和VLAN（Virtual LocalArea Network）技術。

NAT即地址轉換，它能將校園網中眾多使用私有IP地址的主機地址轉換成公有IP地址，從而實現校園網內主機與Internet網絡的互聯互通。VLAN即虛擬局域網，它是為解決以太網的廣播風暴和安全而提出的一種技術，其采用VLAN ID把用戶從邏輯上劃分為不同的工作組，以此來限制不同工作組間用戶的互聯和互訪，使每個工作組形成一個虛擬局域網[2]。VLAN可以限制廣播的范圍在某一個工作組內，并能夠形成動態管理的虛擬工作組。

3校園網的仿真與實現

3.1校園網局部網絡拓撲結構的設計

該校園網的局部采用了扁平化拓撲結構設計，物理拓撲結構上雖然還是三層，但網關全部集成到核心交換機上，核心交換機連接出口路由器，此種網絡拓撲設計可以降低邏輯網絡的復雜度和管理壓力[3]，具體校園網的網絡拓撲如圖1所示。

該校園網中包括4臺2811路由器，2臺2560-24PS交換機，5臺2960-24TT交換機，4臺通用PC設備和3臺通用服務器。該校園網的設計允許校內用戶任意訪問校內與校外網絡資源，但校外用戶不可訪問校內網絡資源，如需校外訪問，需要建立VPN專有通道[4-5]。

根據圖1的網絡拓撲，利用Packet Tracer網絡仿真工具進行網絡拓撲結構的搭建。針對搭建過程中2811路由器以太網接口不夠的問題，我們可對下層的路由器手動添加1個NM-2FE2W以太網接口模塊，對用于校園網與互聯網連接的路由器各添加1個HWIC-2T接口模塊。

3.2校園網網絡設備的仿真與配置

針對核心交換機，本文采用表1所列接口劃分的方式。

針對匯聚層交換機，本文進行VLAN的配置，配置步驟和部分命令如下。

3.2.1VLAN的創建

3.2.3接入層交換機的配置

3.2.4終端設備IP地址的規劃與配置

終端設備IP地址的規劃與配置如表2和表3所列。

3.3網絡連通性測試

通過以上網絡拓撲結構的設計與配置，本文實現了某校園網局部網絡的仿真，下文將對該網絡進行連通性測試。如圖2所示，互聯網用戶不能訪問校內網絡服務器的資源：如圖3所示，校內網絡用戶可以訪問任意校內服務器資源；如圖4所示，校內用戶也可訪問校外Internet網絡的服務器資源。

4結束語

網絡規劃與設計是網絡工程中的綜合性難題，特別是其部署與實現具有重要的現實意義，本文采取了某校園網局部網絡的規劃與設計，并利用Packet Tracer網絡仿真軟件進行了仿真實現與測試驗證，從而解決了網絡規劃與設計中的設備購買、網絡配置和測試的難題。