计算机网络实验一

实验一  交换机工作原理

【实验名称】

交换机工作原理

【实验目的】

1、熟悉Linux虚拟网络环境；

2、熟悉Linux中network namespace的基本操作；

3、熟悉Linux中虚拟以太网设备Tap和veth pair的基本操作；

4、熟悉Linux中Bridge设备的基本操作；

5、熟悉Linux中网络分析软件Wireshark的基本操作；

6、观察交换机（Bridge）的工作过程，分析并掌握交换机的工作原理；

7、观察交换机中交换表的变化，分析并掌握交换机的自学习功能和原理；

8、观察Wireshark截获的以太网数据帧，分析并理解以太网的帧格式。

【实验要求】

1、根据实验需要，搭建实验环境；建立或修改虚拟实验网络；

2、按照实验步骤，认真完成实验；采取截图、拍照等形式记录实验结果；

3、依据课本和课堂讲解，详细分析实验结果、验证理论知识；

4、认真完成实验报告，按时提交实验指导老师。

【实验环境】

1、操作系统：Linux操作系统，要求内核支持Tun模块、Vlan模块等，本实验在CentOS7操作系统中测试通过；

2、操作权限：部分操作需具有root权限；

3、应用软件：需安装命令行工具：tunctl、vconfig等；需安装编辑工具gedit或其它文本编辑工具；需安装网络分析软件Wireshark及其依赖软件；其它常用必备的应用软件；

4、实验网络拓扑：交换机工作原理实验网络拓扑如图1所示：

 

 

图1  交换机工作原理实验网络拓扑图

图2  Linux虚拟实验网络构建图

利用Linux命令或编辑执行脚本，构建虚拟实验网络如图2所示：

 

5、参考脚本：构建如图所示虚拟实验网络，可参考如下脚本：

#!/bin/sh

 

#创建veth pair

ip link add tap1 type veth peer name tap1_peer

ip link add tap2 type veth peer name tap2_peer

ip link add tap3 type veth peer name tap3_peer

ip link add tap4 type veth peer name tap4_peer

#创建namespace

ip netns add ns1

ip netns add ns2

ip netns add ns3

ip netns add ns4

#把tap迁移到namespace

ip link set tap1 netns ns1

ip link set tap2 netns ns2

ip link set tap3 netns ns3

ip link set tap4 netns ns4

#创建Bridge

brctl addbr br1

#把相应tap添加到Bridge中

brctl addif br1 tap1_peer

brctl addif br1 tap2_peer

brctl addif br1 tap3_peer

brctl addif br1 tap4_peer

#配置相应tap的IP地址

ip netns exec ns1 ip addr add local 192.168.50.1/24 dev tap1

ip netns exec ns2 ip addr add local 192.168.50.2/24 dev tap2

ip netns exec ns3 ip addr add local 192.168.50.3/24 dev tap3

ip netns exec ns4 ip addr add local 192.168.50.4/24 dev tap4

#将Bridge及所有tap状态设置为up

ip link set br1 up

ip link set tap1_peer up