集线器及交换机的对比实验

可修编-计算机科学与技术学院计算机网络实验实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 实验项目集线器与交换机的对比实验实验日期2016/4/22-实验目的了解集线器和交换机的如何转发数据。理解冲突域和广播域的概念。对比单播以太网帧和广播以太网帧的目标MAC地址。实验原理2.1冲突域与广播域冲突域：在该域某-时刻只能有-个站点发送数据，如果两个站点同时发送数据会引起冲突，则这两个站点处于同-个冲突域。广播域：在以太网中，能够接收到任意站点发送的广播帧的所有站点的集合称为-个广播域。2.2集线器和交换机集线器和交换机都是为了扩大以太网覆盖围而使用的连接设备，但二者的工作原理存在很大差异。集线器工作在OSI体系结构的物理层。集线器的主要功能是对接收到的信号进行放大、转发，从而扩展以太网的覆盖围。由于物理层传输的信号是无结构的，因此集线器无法识别接收方，只能将从-个端口接收到信号放大后复制到所有其他端口，即向与该集线器连接的所有站点转发。交换机工作在OSI参考模型的第二层数据链路层。交换机使用以太网帧中的MAC地址进行数据帧转发，从而有效地过滤数据帧。交换机可以在多个端口对之间同时建立多条并发连接，使得与不同端口连接站点同时发送数据时，各连接线路彼此互不影响。.-可修编-.实验要求拓扑图该实验用到4个拓扑图。其中拓扑图1和拓扑图2是以集线器为中心的共享式以太网；拓扑图3和拓扑图4是以交换机为中心的交换式以太网。其中拓扑图1和拓扑图2主要用于观察集线器的运行及理解冲突域的概念；拓扑图3和拓扑图4主要用于观察交换机的运行及理解交换机隔离冲突域但不隔离广播域的特性。在对应的实验步骤中，我们需要将拓扑图1和拓扑图2使用交叉双绞线连接起来，将拓扑图3和拓扑图4使用交叉双绞线连接起来，从而观察使用集线器和交换机进行以太网扩展时对冲突域和广播域的影响，从而理解两类设备在扩展以太网时的作用和局限性。QLPCIp匚日PC2PC4PC3IHPCO刷卜劭东建器1拓扑圄1呈毀藝232_p蒔耳團M—L—LOP2P8POPPaPOP2P—LPg192.168.1.6192.168.1.5192.168.1.4192.168.1.3192.168.1.2192.168.1.1192.168.1.6192.168.1.5192.168.1.4192.168.1.3192.168.1.2192.168.1.1=6255.255.255.0255.255.255.0255.255.255.0255.255.255.0255.255.255.0255.255.255.0255.255.255.0255.255.255.0255.255.255.0255.255.255.0255.255.255.0255.255.255.0|旦亠--'-可修编--可修编-四实验步骤、结果（程序+注释+截图）及分析观察集线器和交换机的运行4.1.1准备工作打开软件，添加设备进行连接，按照实验要求配置PC的IP地址。/rco-nixPhysicalFastEthcrnctOPortStatusBandwidth|0O0C.eS13.&G41IPConfigurabon广DHCP炸StaticIPAddress192.168.1„1SubnetMask2&5.2&5b25S.O-IPv6ConfigurationIPv6LinkLocalAddress:FES0;;2OC:85FF:FE13:&941DuplexMACAddressrDHCPrAutoCanfig忖staticFOn&£ODMbpsC10MbpspAuto厂WalFDuplext7FullDuplexPAutoCcinfis]|D&sktcp|Software/'ServicwGLOBALSetting也IgurithEINTEItF哉匚EFastEthernetO若此时交换机端口指示灯呈橙色，则单击主窗口右下角Realtime（实时）Simulation（模拟）模式切换按钮数次，直至交换机指示灯呈绿色。此步骤可加速完成交换机的初始化。4.1.2观察集线器对单播包的处理进入Simulation（模拟）模式。设置EventListFilters（事件列表过滤器）只显示ICMP事件。单击AddSimplePDU（添加简单PDU）按钮，在拓扑图中添加PC0向PC2发送的数据包。单击AutoCapture/Play（自动捕获/执行）按钮，捕获数据包。垂浅垂1PCS¥is・Time[5eG)LastDeviceAtDeviceTypeIn-區0,002HubOPC2ICMP0.002HubOPCIICMP0,002HubOPC3ICMP0.003PC2HutK)ICMPL1HubOPCOICMPf0.004HubOPCIICMPfO.OMHubOPC3ICMPuEventList现象:PC0发送单播包到集线器1,通过集线器发给PC1、PC2、PC3,但只有PC2成功接收，PC2通过集线器发单播包PC0、PC1、PC3，只有PC0接收。4.1.3观察交换机对单播包的处理进入Simulation（模拟）模式。设置EventListFilters（事件列表过滤器）只显示ICMP事件。单击AddSimplePDU（添加简单PDU）按钮，在拓扑图中添加PC6向PC8发送的数据包。单击AutoCapture/Play（自动捕获/执行）按钮，捕获数据包。Ev^ntListVis.Time(5ec)LastDeviceAtDevice班巳Info0,000PCSICMP■0.001PC6Switch0ICMP0,002SwilchOPCSICMP0.003PCSSuritchOICMPG0.0MSwitchOPCSICMP■现象：PC6发送单播包到交换机1,交换机将其发送给PC8,PC8接收单播包，然后PC8经交换机单播包返回PC6，结束执行。经过步骤3,4现象的对比,得出集线器工作在物理层,接收到单播包时向所有端口转发；交换机工作在数据链路层，依据目标MAC地址转发数据帧，所以接收到单播包时仅向目标节点所连接的端口转发数据帧。4.1.4观察集线器对广播包的处理单击窗口下方Delete按钮，删除任务一产生的场景。单击AddplexPDU（添加复杂PDU）按钮，单击PCO,在弹出的对话框中设置参数:（如下图）。然后单击该对话框下方的CreatePDU按钮，创建数据包。CreateComplexPDUSourceSettingsSourceDevice:PCO[3AutoSelectPartOutgoingPort:FastEthernetOPDUSettingsSe-lectApplication:DestinationIPAddress:SourceIPAdd「ess:TTL:TOS:S-equeriesNumber:Siz:e;单击（捕获/执行）按钮，数据包到达集线器，再次单击（捕获/执行），集线器向与源站点PCO在同一广播域的所有站点转发数据包。peaPCIPCZPCSmu栄裟垂i拓扑田iEventListVis.Tiins^ee]LastDeviceAtDevice-TypeJnf&1.000PCO[CMP|1,001PCDHubO[CMP■1.002HubOPC2[CMP.1,002HubOPCI[CMP■1.002HubOPC3[CMP*|现象：PCO经集线器发送广播包到PC1、PC2、PC3，多站点同时发送数据会发生冲突，通信失败。4.1.5观察交换机对广播包的处理单击窗口下方Delete按钮，删除场景。如上一步骤的方法，在PC6上添加一个复杂的PDU,参数设置与之前相同。单击Capture/Forward按钮，数据包到达交换机，再次点击，交换机向与源站点PC6在同一广播域的所有站点转发数据包。EventList给交换机，交换机将其发送给PC6,通信成功完成。4.2分别观察以集线器和以交换机为中心的以太网中，多个站点同时发送数据情况4.2.1观察以集线器为中心的以太网中多个站点同时发送数据的情况单击窗口下方Delete按钮，删除场景。添加简单PDU,PC0向PC2发送的数据包；PC1向PC3发送数据包。单击AutoCapture/Play，观察数据包各个节点的情况、集线器及主机对数据包的处理。—”PCOaPCIPCSPC2PC3peaPG1PC2PC3Timetsec)LastDeviceAtDeviceTypeIn0,000ra>ICMP■0.-000PCIICMP0,001PCOHubOICMP■0.002HubOPCOICMP0,002HubOPC2【CMP0.002HubOPCIICMP0,002HubOPCS【CMPT2.003PCI[CMP■三rrrEventListVis.拓扑圄1现象：数据包到达集线器发生数据冲突，集线器发送数据包到各个主机，发生数据冲突，PC2丢弃数据包。4.2.2观察以交换机为中心的以太网中多个站点同时发送数据的情况单击窗口下方Delete按钮，删除场景。添加简单PDU,PC6向PC8发送的数据包；PC7向PC9发送数据包。单击AutoCapture/Play，观察数据包各个节点的情况、交换机及主机对数据包的处理。可修编-可修编-EventLim七Vis.TirneCsec]LastDeviceAtDeviceTypeIn■*0,000P%ICMP■nooooPC7ICMP=0.001PC6SwitchOICMP■u0.001PC7SwitchOICMP0.002SwitchOICMP0,002SwitchOP€7[CMP■0.002SwitchOPCBICMP■0.0020.0020.0020.0030.0030.003SwitchOPC9ICMP■Switch0PC6[CMPSwitchOICMPSwitch0PCS[CLIPSwitchOPCS[CMPPCSSwitchO[CMP■-可修编--可修编-现象：PC6,PC7向交换机发送数据包，交换机将数据发给PC6、PC7、PC8、PC9,PC6发送的PC8接收，其他PC丢弃；PC7发送的PC9接收，其他PC丢弃；之后返回数据包，PC6、PC7通信成功。观察集线器和交换机在扩展以太网覆盖围同时，对冲突域和广播域围影响观察集线器扩展以太网时对冲突域围的影响扩展集线器，用交叉线连接拓扑图1、2中的两台集线器，添加简单PDU,PC0向PC2发送数据包，PC4向PC5发送数据包。单击Capture/Forward,直至此次通信结束。-IQI"IFteEditQtiHms'/kwTactEjdensiansHdpl2i&H曰©0炉④+“iy?[Root]MevfClusterM口讯上ObjectViewp&rt3er3\hp\Ur3kloi«'\E-3集St器与愛崔Hl的対比熹验pkaSetTiledBazkqrcxjndkI：.icwracketStudr-DLogicalJ5H-S1Time;30:22:23.243PowerCydeDevicesPLA/O0MTRQL5;BackffKZCHFMhblICUrEvwlLastViz.11込1血址）SinulAtionFuulTJTJFpFFpu-UmM-uUmuuffl-」■:=■■:=0W9—TC0D.OIDrc-iKuljn.njnrcoKuW0.011HubLFE50onHubLKotLI0.O]JHutePCS0.011HukCFCL□□]1»ubDF口咬D.011HukCAuto匚己口皿亡/PlayCapturefForwardEventLiatSimulation|ScenarioD二|Fin=-LastStatus|Souroe-DflitanabonType1Ckil口「帀.TnProgress-PCOPCS]CMP.NewIMeteTogglePDUListWindow■.TnProg^esePC4PCSICMP|2EventUstSimulation7l=.Tiref=tc)ListDevic<ktIlCTLCC|TyptILn上a.OilHuWtclZCHF卜0011KxiWPCSICHPoailK-nWH>ib]ICHF1:■-*001^K-dWPCDICHP；F0ri]ZKnWFCZICHF1a012HaWPELICIff[••却0DIZKnWFCS:Kiff■■-F0.012HMPC4irnr1:■nuizKnllFCS:Kiff1HnaLsfitStatusScujrcaDflEtinationType1ColorInPRHireMPCDP匚2ICMP■[nPr&gressPC4PCS[CMP■*1JEMTookExlensKnsHdpSetTiledBackartHjHdVicwpo-'tErHcflEcflEcflEfflJReset5LrwulatirxnP"CsmtDcl^tyAlDeviceTime：00:22:23.249I□口werCycleD&vice?PLAYCONTROLS:BarkAutoCapture/PlayCapture7Forwardil012MLFCS0.DL5—PCO□.DLGrco0.DL6—F匚4F0.DL7HuhOPC2F0.DL7JhhOPCIF0.DL7fCflKuLI电0.DLTJtubOPCS隹0.DLTIfuhOIIIIIIIII吋cEventListSiniulfitiohToaolaPC-ULi贞WinriDWp|Scen3-ioCNewIDeleteX•InProgressPCOPCIICMP■]nPnogrtsspra[CNF■'1(.■|，1BuckN曲DeleteTogglePDULiEtWindcFA1Cc-nnectionsFireLaEtSt3tU.5Source-1UestinartionType1Color;•[n>ProoressPCDPC2ICMP■L»[niProgressPC4PCSICMP■*>■>■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■>■■■■■■■■■»■■■>■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■,»|5cenan{}0jJVieWiC-ertyps-|Cdnr[CMP||[CMPIVis.Tut(stcJLastDeviceA.IDtvieeTypt血40.0]BHnhl兀qICRF1□.01QFCSUuhOICHP1j—0.CdHHnhlTC5iriff0.O]0HnblJtubOICHF:—-w：0.019HubDTCDlent”曹.0.H]gHnbDTC2ICI1P:—'W1!0.019HuhDTC1:Kiff10.013HribDrcaICHF0.039HnbDHuhLICHF1l_SLmijlaticijiPMid—E^antLleIId.itfaltersAutaCapture/PlayCapture/ForwardSimuladonJIScenario0LestStaiusDe.lrte臣匚rrnstMil：BelayBa.de£apluraJ.1口：0.斶xFl-ayCDuttrdlzAu.toCppluyp/PlayCAptujft/FayvAfdSLniiila-l.LonFanelZCHFICHTp-pTJpFFUyuUHuu=_.「•■:=d.oibKubLFt?00]AUubLQj：d9Huk4FDDou】gHiiHJPC2noi9HuHJPCIDJ：d9HukCFC30D]9UubDHuh]發D.OGDIfubLFC4|OaflMddon日■霧EventListSimulatiDnPowerC'rdeDevicesplsvCOMTOL5:BackAutoCapture/PlayCapture/Forward现象：在这一过程中，由于延迟的存在，在PC4发送的数据到达集线器1冲突之前，PCO发送的数据包已经到达PC2，而在PC2发送应答包时，与到达集线器1的数据冲突。间隔一定时间后，PC2重新发送数据包，最终数据到达PCO。PC4与PC5的情况类似。观察集线器扩展以太网时对广播域围的影响删除之前场景，使PCO向其所在广播域所有节点发送广播包，依次点击Capture/Forward，观察广播包的发送围。LogicalaAU倉rSimiJlQtionEventUstDurceIf7-|D|x|[«aat]Nc-iWClusterMove.ObjectSetTiled3aroundViewport9或HUPC4祐推ESI码朴国】SLdy*Time:00:27:34.2312-cenana□Delete亡口nnectionsTen]口1匕PDUb-stWindow虹MCiptUJAf仇钞ICipturA/FotvirdPowerCyd&DevicesPLAYCONTROLS:BarkAutoCapture/PlayCapturefForwardFirEchOpixriE©uwEchExtenstonwHe。—E^eiitListFillQTE-VisiblQEvaatEICNFEdiIFa1harevn,■■■*、、*,■*•**»**",CoppCF匸「G£,-0vi「DEsOnatiCTi|TyaE|匸凸□「PCD255.255.255....[CMPILd血5tatucInPra-gressWinudatimFktl肛EventLi机!■—j.MD—TCDiriff]JMI.TOJWbOICflF>-1.CO2HubDTC2ICITPj.M2HiibDTCiICHF].®2HnbDK3ICHPj.C02HiibDItubLirrffL„ip]JM3HnbL㈣ICflP].o)aHub!H：5iciipLC03KEIhihOicnr■Keset5iniul4tLoa||¥CanstaiLtBtloyC^pfc-nrtd•:◎：寧]0033PlmyCankrcJ-sBackJ.E*QaPC5Jk-inixi[Root]HewClusterMoveObjectSetTiledBackgroundViewport眉Conwt皿tRdSvtJLfiulAiLQRs>aiShofr^ll/tfcLnaSiniulatioiiTima:aa!27:34.232De^tiridtion^00000Cn-nnsctionBTogglePD-UListUVinriowCappeFOw・Chr已f-r:'iirrp1-n'LhriDeriI^l?-3JE戟老与■交荻iRlfiSlIt实;&|ScenarinOC«fitwrltdt&.l.tMl启PCD255.255.255.,..ICMP|PowerCydeD&vicesPLAYCONTROLS:DarkAuto匚aptura/Play匚aptur&yForwardIogicalNewIDelete—EvqdlIListFiltirs.-ViZv&utsicmh?EditFllLu-sPLxyCcriLraLxA.utdC-a(pt'jr«/FLay匚迎七口讯/Jom'iur'lLa^t号口|SourceInPragress-IVpeColor.Tin*ia«c]|L.xk:d«V3C«|xi：咕■j.002HuhDKuhlICAPI].ITOHuJblPC4ICHF1.HBIkhLFC5Irm].W3FCEHpbQIFFj.EO1JfahUPOOiriwF1.DIMHub。PC2ilupj.EoqJfahOPCIICHF].004HiihQ2ICflf].coqJtubCI顾ICHP1Sirolati-stiPamel—Bv«DlIList=SimulationSceriano0Coptuzd.la：1.0D5eVit.IT)■込沁J|L±l1IiA^LCflAtIr1—】an：PC2KuhOICUPi.coqHhWFCOIG1F-1—].£04KohOPC2icupi.coqJthWFC1DO!F].D04MuliQPC3ICNPi・・1.CO1JfhWHullIQ1P1*1cosKub1fC4册1.CO5JfhblFE5AKB]CO5KublKuWftRF1Color-□!X|OSS!ESSBlBBnSS31SSSES3B^K^^l!i!SSE^!3MziusObjE匚i.SetTiledBacnlratFantl-EVAfit匚L5tFL47CoaittrolsBackIAutoC-aptijre/flayIC-3ji.Tire/Torvari]一」=-EvsnlListFiltwrE-¥i-siblaEvAntsICWBditFillersShwXll/tfoncTime!□□!27：36.232PowerCydeDevicesPU1YEQFJFROLS:Back5HDE1341PC触rc:■■rc-.:TcLLo□oo沁-沁-II'Hub-HI---mmm-mm-m-]111J1C4PtwrE:dto：3.004sBxQa〒C口nnecti口仃玉SimulatiiEventListDesiinoriionAtaAl2□HPC3H2PC5nPC：-!□!v|Ioaical[Rack]SstTiledBackgroundNewOusterM&ueGbj=ctViewportSiriixL&ti4oiF-soieLEvtniLj-stF3.0OS[?匸HDLit-aiitD«J-iy且區吕«：1SiriTilatlodAuto匚apture/Flay匚Bptmr匕/F&fT4t"d#5扑凹1St'£2Sh(mAll/JTontSimulationTime:00:27:36.233DeleteCDnnactionsTaggl-PDULittWindawCLjppw「巴「HuhlHutflHuMJtuNJHMJIScananoa匚wwtDpFLcjhtIipflcpITypaIIn.*IPowerCycleDeucesPLAYCONTROLS:BackAutaCapture-/PlayCapture/Forward11匕日B已㈢炉④I*A丄5SiiS?—Ev^ntIjeIIiltars-VisiblQE^4DLt£ICHPEditFiltersFoidcetIr^eorStudent—C1^ilTs隼鮭署与交慣机的f困Itfc赛竝-g"Sourc=DesiinaticnITypeColorPCD~込5!5・255・骂5・...】匚罔P■¥iu|~Ti.e0〔wp云l.DOS1.DOSl.Offil.Offil.Dffi3.0Q33.DM3.OOMXRPKRPXEFWXRPICMP■rewrKWFicwp|JT1dC-iri.ijreilto：S(M5z;LastSiniuiFailsd*Cisco-F4ieketIracgr亡nt.-C:^VserslhrVlEskta>p\Z_3荃S£署与空tfc机他因tt实鲨-pko.FieEdtQphons“骅TootsExtensionsHdp现象：PCO发送广播包到达集线器1,集线器1将其发送给PC1、PC2、PC3、集线器2；PC2应答包在集线器1发生冲突，此时集线器2发送数据到PC4、PC5；之后发送的应答包发送冲突;PC4丢弃数据包，PC1、PC3丢弃数据包，PC5丢弃数据包，通信结束。由以上两个实验得出，集线器在扩大以太网规模的同时，也扩大了冲突域。当网络规模扩大，站点数量增加时，网络中发生冲突的可能性也将增加，这将导致网络性能下降。观察交换机扩展以太网时对冲突域及广播域的影响依照前边的实验交换机扩展以太网，添加一个简单PDU，PC6发送数据包到PC8，PC10发送数据包到PC11。PC6PCSPC11PCUO交按机1nPCS'由aaaPCSPC9PC10PG11PC7PCS亶拱也2penpcmSirnulaliunEventList3：f'JLl411CTir-lTif-1—FbmtLList□.ODD—rcil[DIP■0.OOLTUTS/itirMIOIP10.DOLrealS-ritddI01IP0.002SvitcMK3MF10.oceSvjtchLrcie101PQ.0£QSrikcKlimp1□.ocnrc]2Srikr=hlIQIFF0.004■:Mre?IOIP1F0.□04SvitchLrcnIC31IP—L'liptur£L9S€-5005hyciscoSystemsrTnc-€cnpiL&AWed18-May-OG22:31byjjharirbaFressEtETUSNtog-etata匚匸已竝！%IjINK-5-CHSlNGEDzI:nteEfaceFiaatEthsr:ne10/1rctL^nged.gt^te匸口up%ZjIMEPlS.OTO—5—UPDOWN:匚5.口总protocol口:nIntenfaceFastEtlheznetCI/1rctiangedstateto^P%ZINK-5-CHnNGEDzInterfaceFastEther:ne10/3Fciiang良日.atatetoupftLINEPElO'TO-E-UPDO'WlJ:Linmprotocolcm工口七straceFastEtlieznetO/3rchanged勻七耳七总t;cSultch>enafc-1emac-addresg-tableCopyPa^te观察交换机的工作原理步骤一：查看并记录PC0和PC2的Mac地址鼠标左键单击PC0\PC1\PC2，在弹出窗口中选择Config选项卡，选择FastEthernetO,查看并记录MAC地址。PC000E0.F966.5625PC100D0.BA0E.6EC7PC200D0.BCE9.C0B84.2.2步骤二：添加PCO到PC2的数据包添加简单数据包，PC0到PC2。4.2.3步骤三：分别查看三台交换机在发送数据前的地址转发表选中拓扑工作区工作条上的Inspect工具，单击SwitchO，在弹出菜单中选择MACTable菜单项,弹出窗口中显示当前的地址转发表。由图可知，记录源主机PC0和目标主机PC2的MAC地址不存在于三个交换机中。4.2.4步骤四：查看Switch0的学习和转发过程单击Capture/Forward一次,在SwitchO的图标上出现信封图标后，查看SwitchO的地址转换表,与步骤三的结果进行对比，得出地址转换表增加了一条：00E0.F966.5625F0/1。F0/1F0/2F0/3PCOPC1Svx'itdiOSwitch1敦时2MACTableforGwitch-0VLANMacAddr?^^Pvrt1OOEO.F966.5625EastEtheirnetO/1/|rrr卜单击Capture/Forward-次,Switch0转发数据包给Switchl，向除接收端口之外的所有其他端口转发，即洪泛转发。4.2.5步骤五：观察Switch1和Switch2的学习和转发过程按照步骤四观察Switch1和Switch2在接收到数据包前和接收到数据包后地址转发表的变换情况，以及观察其对观察其对数据包的处理方式。由上可知，Switchl,Switch2地址转发表都添加了项，向除接收端口之外的所有其他端口转发，即洪泛转发。删除所有场景，参照上述操作步骤，完成PC1向PC0发送数据、删除Switch1的地址转发表后PC1向PC0发送数据的过程的实验操作。SwitchOfl'JH发表Switchl的魏发ifeSwikhJ亿1甘安衣SwitchO的处理Switch1的Switch?的处罔地址揍口Hk址接口地址援口PC0-»PC2(K)ItO.F^66.5625FO/1OOEO.F96b5o25FOTDOEOF^bti5625FO/I洪泛淡泛洪泛PCI一POOOtMUl.HAOFf»lt?FtnDODOBA0E.6EC7FQ<3转发转境OOrxrHADI:42FtnOQDO.BAOE.6EC7FMI转笈转笈丢弃实验遇到的困难及解决在实验过程中，因自动执行太快不能及时的理解其发送的过程，但当发现Capture/Forward及EventList能观察时，能清楚的理解步骤。实验心得总结通过本次实验，知道集线器和交换机转发数据方式，以及了解冲突域和广播域，通过验证性实验证实了理论知识，进一步理解集线器和交换机在扩大网络规模中的作用和局限性。