交换机组建局域网实验

一、实验目的

了解局域网各组成部分。

掌握网络设备类型选择、软硬件设置方法。 掌握基本的网络故障的判断、解决方法。 进一步熟悉网络上常用的测试命令。 二、实验设备

 计算机4台（带网卡）。  交换机2个。  直通网线4根。  交叉网线1根。 三、实验内容

 用一个交换机组建一个局域网。  用2个交换机组建一个局域网。 四、实验原理 1．局域网概述

局域网是一种小型网，通常布置在一个公司(或组织)的办公区域内。确切地说，局域网只是与广域网相对应的一个词，并没有严格的定义，凡是小范围内的有限个通信设备互联在一起的通信网都可以称为局域网。这里的通信设备可以包括微型计算机、终端、外部设备、电话机、传真机等。按照这种说法，专用小型交换机PBX(Private Branch eXchange)也是一种局域网。而我们通常所说的都是计算机局部网络，简称为局域网，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。

根据数据传输速率可把局域网分为局域网和高速局域网。高速局域网通常指的是在计算机机房内将主机与一些高速外设或另外的主机相连，其传输速率一般都在50Mbps以上。也可以按网络拓扑结构进行分类，常见的局域网的拓扑结构有总线型、星型、环型和树型。

局域网的种类很多，但不管是哪一种局域网都具有以下特点： 1）有限的地理范围(一般在1米到5公里之内)；

2）通常多个站共享一个传输介质（同轴电缆、双绞线、光纤）；

3）具有较高的数据传播速率，通常为1Mbps―20Mbps，高速局城网可达100Mbps；

4）具有较低的时延；

5）具有较低的误码串（一般在千万分之一到百亿分之一间）； 6）有限的站点。

2．局域网的IP地址

一个IP地址的32位数据被分成2段，通常把前面段当作网络部分，被称为网络号或者网络地址，后面段当作主机部分，被称为主机号或主机地址。主机与具有相同的网络地址的设备可以直接通信，与不具有相同网络地址的设备只能间接通信，需要通过路由器来中转数据，实现不同网络的主机互通。在没有路由器互联的情况下，即使共享相同的物理网段，网络号不同则无法进行通信。

IP地址的网络号和主机号的划分是通过子网掩码来实现的。子网掩码的长度与IP地址长度相同，都是32位二进制数据，在子网掩码的32位数据中，某位为“1”表示IP地址中的对应位是网络号中的数据位，为“0”表示IP地址中的对应位是主机号中的数据位。将IP地址和子网掩码进行逻辑“与”计算，就得到IP地址中的网络号。网络号和主机号的计算示例如下：

IP地址：192.168.1.20 子网掩码：255.255.255.192

第一步：将IP地址和子网掩码用二进制数据表示； IP地址： 11000000 10101000 00000001 00010100 子网掩码： 11111111 11111111 11111111 11000000

第二步：用子网掩码来对IP地址进行分段，“1”对应网络号，“0”对应主机号。

网络号 主机号

IP地址： 11000000 10101000 00000001 00 | 010100 子网掩码： 11111111 11111111 11111111 11 | 000000

从计算示例可以看到，子网掩码的作用就是确定IP地址中网络号和主机号的长度，前面有多少个“1”就表明IP地址中的网络号占有多少位。

为了方便，也可以直接在IP地址后面加“/”再加掩码中“1”的个数来表示IP地址和子网掩码。如上例中的IP地址和子网掩码可以写成192.168.1.20/26。其中的26表示子网掩码中有连续26个“1”。

在同一个局域网内的网络地址必须是相同的，但是作为同一个网络的主机地址必须是不同的。 3．局域网的设置

缺省情况下，交换机的所有端口都处于同一个VLAN，不需要做任何配置，交换机就能够实现数据链路层交换功能，对于简单的局域网，只需要设置局域网内的计算机的TCP/IP属性和主机名。

对于计算机的TCP/IP属性可按照下列步骤设置：

1）鼠标右键单击计算机桌面的“网上邻居”图标，选择“属性”。

2）鼠标右键单击“本地连接”图标，选择“属性”，如图3-14所示。

图3-14 选择本地连接属性

3）在属性对话框中选择“Internet 协议（TCP/IP）”选项，单击“属性”按钮，弹出“Internet 协议（TCP/IP）属性”对话框，如图3-15所示。

图3-15 选择TCP/IP属性

4）选择“使用下面的IP地址”单选按扭，并根据组网的规划设置计算机的IP地址和子网掩码，如图3-16所示，图示中的IP地址为10.65.1.1，子网掩码

为255.255.255.0。注意，同一网络内，要求所有主机IP地址的网络号相同，主机号不同。

图3-16 设置IP地址和子网掩码

设置计算机名和工作组名。

1）鼠标右键单击计算机桌面上的“我的电脑”图标，选择“属性”，进入系统属性设置界面，并选择“计算机名”选项卡，单击“更改”按扭。如图3-17

所示。

图3-17 计算机系统属性

2）根据组网规划设置计算机名和工作组名，如图3-18所示，图示中设置的计算机名为lan_1，工作组设置为NETWORK。点击“确定”按扭后，设置生效。注意，同一网络内，要求计算机名不同，工作组名相同。

图3-19 设置计算机名

五、实验过程和步骤 1、用一个交换机组建局域网

1）按照图3-20的网络拓扑结构连接好以太网交换机和计算机，计算机与交换机之间的连接线缆使用直通网线。

图3-20 以太网交换机组网拓扑结构

2）开启以太网交换机和计算机。

3）配置计算机的IP地址：计算机1的IP地址为192.168.0.1/24，计算机2的IP地址为192.168.0.2/24。

4）分别在计算机1和计算机2上使用ping命令检测连通性。在计算机的“开始”菜单，选择“程序”——“附件”——“命令提示符”进入DOS界面窗口，在计算机1上输入命令”ping 192.168.0.2”，在计算机2上输入命令“ping 192.168.0.1”。

如果检测结果为未连通，则需要进行故障诊断，主要从以下几个方面去检测： 检查交换机接口和计算机接口的指示灯，正常情况下为“LINK”灯长亮，“ACT”灯闪烁，如果异常，则重新插拔网线。

检查网线是否为直通网线，必须保证计算机与交换机之间使用直通网线。 在计算机上使用ipconfig命令检查IP地址的设置情况，如果查看到的IP地址与设置的IP地址不符，则说明设置的IP地址未生效，在“设备管理器”中找到网卡，对网卡“禁用”后在“启用”，或重新启动计算机。

交换机被划分了VLAN，使用本章实验二的方法查看交换机配置情况，如果交换机所使用的2个端口刚好被划分为不同的VLAN下，则重新选择交换机端口，确保使用同一个VLAN下的2个端口。

5）更改计算机的IP地址为10.1.1.1/24，重新使用ping命令检查两台计算机之间的联通性。 2、用两个交换机扩展局域网

1）按照图3-21的网络拓扑结构连接好以太网交换机和计算机，计算机与交换机之间的连接线缆使用直通网线，交换机之间使用交叉网线。

图3-21 以太网交换机级连拓扑结构

2）开启以太网交换机和计算机。

3）配置计算机的IP地址：计算机1的IP地址为192.168.0.1/24，计算机2的IP地址为192.168.0.3/24，计算机3的IP地址为192.168.20.1/24，

4）分别在计算机1、计算机2、计算机3、计算机4上使用ping命令检查到其他3台计算机的联通性。 3．以太网环网测试

1）在图3-21的网络拓补结构中的交换机之间增加一条物理连接，如图3-22

所示。

图3-22 以太网环网结构

2）开启计算机和交换机。

3）按照图3-22设置计算机的IP地址。 4）检查计算机之间的联通性。 六、问题思考

1．用一个交换机组网时，更改计算机2的IP地址后，计算机1和计算机2是否还能相互ping通？为什么？

2．实验步骤2中，2两个交换机下的4台计算机是否都能互通？为什么？ 3．在2台交换机之间增加一条物理连接，是否增强了可靠性？为什么？