实验一：网络设备及软件操作基础
一、实验实习目的及要求
1、熟悉PacketTracer的系统环境及主要功能
2、了解思科网络设备的配置基本特点及IOS命令
二、实验实习设备（环境）及要求（软硬件条件）
Lenovo R7000P 2021
Win11 22h2
VScode 1.88.1
Cisco Packet Tracer 8.2.2
三、实验实习项目、内容与步骤
实验拓扑：
连通性测试：
Pc0 ping pc1
四、实验实习所得结果及分析
本次实验我熟悉了CiscoPacketTracer 的操作界面和思科IOS的基本配置命令，搭建了简单的网络拓扑并实现了不同局域网主机的通信。 路由项仅在R0和R1上各配置了一条静态的默认路由。需要注意的是，本次实验中，R0的s0/1/0接口上需要配置时钟频率， 因此需要使用Serial DCE的串口线， R0 作为DCE，R1作为DTE。
在测试pc0和pc1连通性时， 我注意到首次连接ICMP报文的第一个报文会丢失。重新打开拓扑使其初始化， 在simulate模式观察丢包的过程：
会发现首个ICMP包之所以会丢是因为在局域网中主机和路由器需要先使用ARP协议学习生成MAC表和ARP表， 导致ICMP报文超时。
实验二：静态路由的部署与实施
一、实验实习目的及要求
1、掌握浮动路由和负载均衡两种静态路由的作用
2、理解IP路由过程
二、实验实习设备（环境）及要求（软硬件条件）
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三、实验实习项目、内容与步骤
浮动路由
网络拓扑：
R0、R1、R2路由表
PC0向PC1 发包路径：
断开R1的S0/0/0口后，出现AD120路由项
路径改变
浮动路由实现负载均衡
将AD改为相同， 默认1
此时路由器的两个端口AD相同， 默认1
PC1 ping PC0， 两次报文路径不同， 实现了负载均衡。
四、实验实习所得结果及分析
本次实验我学习了配置浮动路由和基于浮动路由的负载均衡的实现。浮动路由是一种链路冗余策略，根据手动配置静态路由的管理距离AD从而控制转发到不同链路的优先级。在高优先级链路瘫痪时，低优先级链路可以及时切换，即所谓的浮动。通过设置相同的AD，路由器会将流量均匀的分担到每条链路上， 即实现了负载均衡。不难发现，这样的路由策略也存在一定缺陷，例如必须手动配置静态路由项和指定管理距离，不适合大型网络。负载均衡的实现也仅限于将流量均分到每条链路上， 无法根据实际链路的带宽时延等参数来准确控制， 从而导致链路的资源浪费。
实验三：OSPF动态路由的部署和实施
一、实验实习目的及要求
1、练习OSPF动态路由协议
2、验证该协议的工作原理
二、实验实习设备（环境）及要求（软硬件条件）
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三、实验实习项目、内容与步骤
网络拓扑：
R0 上查看OSPF邻居：
可以看到宣告的网段上都成功运行了OSPF协议， 每个点对点网络上都完成了DR/BDR的选举， 状态为FULL。
R0 路由表：
可以看到R1 通过OSPF学到了非直连其他网段的路由。
SW0 ping R5：
Switch0与Router5已经实现了互通
四、实验实习所得结果及分析
本次实验我完成了OSPF 网络的配置。 OSPF是一种基于链路状态的动态路由协议。 每个网络节点都维护着整个网络的链路状态数据库， 通过SPT算法计算最短路径。 相对于RIP， 它更加复杂也也更加强大， 是一种很常用的路由协议。OSPF还支持多层次结构，虽然本次实验只完成了骨干区域area 0。
实验四：RIP的规划与配置
一、实验实习目的及要求
1、 掌握RIP协议的作用；
2、 理解IP路由过程。
二、实验实习设备（环境）及要求（软硬件条件）
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三、实验实习项目、内容与步骤
网络拓扑：
在R3 R4 R5 上配置RIP 后：
成功学习到了其他网络的路由
思考：实验中PC7与PC8的默认网关分别是192.168.100.200、192.168.100.201。为什么会不一样呢？这样做的优劣之处在哪？
PC分配不同的网关可以实现负载均衡，或者方便进行不同的流量控制策略，比如在不同的网关上配置不同的ACL。更好的做法还可以用VRRP实现冗余和负载均衡。
四、实验实习所得结果及分析
本次实验我完成了RIP的配置。 RIP一种基于距离矢量的IGP，支持的网络大小有限。通过路由器之间不断交换路由表从而达到路由收敛。需要注意的是， 无论是RIPv1 还是v2，宣告网络的时候需要填有类网络。 虽然v2已经支持了无类网络， 但只体现在交换路由的报文中，配置时需注意。
实验五：VLAN的规划与配置
一、实验实习目的及要求
1、了解vlan的作用及vlan的配置方法
2、掌握Trunk端口的配置方法
3、理解三层交换的原理，熟悉vlanif接口的配置
二、实验实习设备（环境）及要求（软硬件条件）
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三、实验实习项目、内容与步骤
网络拓扑：
PC6 ping PC0 PC2 PC4 Server0
实现了不同VLAN间的通信
选做实验一：
将vlanif接口网段加入到ospf网络中，使得总部网络的所有PC机可以与其它设备建立连接。
在SW0 的OSPF进程中宣告左边所有vlanif网段即可
查看R0 路由表，成功通过OSPF学习到了左边的各个vlan网络的路由
PC6 ping R5 的 S0/0/0:
四、实验实习所得结果及分析
本次实验我完成了VLAN划分的配置， VLAN是一种网络虚拟化技术， 通过802.1q tag中12位的VLANID在一个交换机上能划分多个局域网， 从而实现缩小广播域和方便流量控制的目的。交换机默认开启了VLAN功能， 所有接口默认处于同一个VLAN。 交换机的SVI接口可以用来远程管理或者充当网关。
实验六：子网划分
一、实验实习目的及要求
假设公司业务壮大，市场部扩容，需要对市场部进行子网划分，增加用户数量。
- 掌握IP地址的规划
- 掌握子网划分的方法
二、实验实习设备（环境）及要求（软硬件条件）
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三、实验实习项目、内容与步骤
网络拓扑：
查看vlan和接口信息：
PC0 ping PC9
四、实验实习所得结果及分析
本次实验我完成了子网划分， 子网划分其实就是一个不断将地址块细分的过程。必须按顺序进行， 可以按照需求， 从小到大或者从大到小。 比如我通常从大到小来划分，首先确定目标地址块， 然后从最多的主机开始， 确定网络位数， 从而得到可变化的子网位数， 网络号的确定可以用幻数， 按分块最大主机数递增。一步一步直至完成分配。子网的划分对于网络工程师来说是一个非常实用且基础的技能， 应该熟练掌握， 烂熟于心。
实验七：路由技术综合案例
一、实验实习目的及要求
本次实验是对我们前面学到的并且做过实验的静态路由、OSPF路由协议、rip路由协议做进一步理解。
1、进一步加深对静态路由和rip协议、ospf路由协议的理解。
2、分析路由失效对静态、rip协议、ospf协议的影响
二、实验实习设备（环境）及要求（软硬件条件）
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三、实验实习项目、内容与步骤
- 路由失效对静态浮动路由的影响
实验二已完成， 不再重复。 关闭Router1的S0/0/0接口， 路由失效会自动切换到AD更大(优先级低)的可用的路由。
如果删除Router0上面去往PC1网段的静态路由， PC0 和 PC1 当然不可达， 因为数据包到达R0 就没有下一跳的路由了。
思考题：
在Router0上面加上去往PC1网段的静态路由，
那么此时，在PC0上面是否可以ping通Router2的S0/0/1接口？为什么呢？
可以， 恢复了这一条后， 来回每个路由器节点都有对应的路由。
- 路由失效对ospf协议的影响
PC3 到 R5 的路径：
PC3 -> R0 -> R2 -> R5
断开R0 – R2 之间的链路， 路径变化：
PC3 -> R0 -> R1->R2 -> R5
- 路由失效对rip协议的影响
在R4 上开启RIP事件 的debug
可以看到，Router4上面的开启rip的端口上都会收到和发送ripv2的数据包，其中包含许多详细报文信息，可以读取到路由的网段、下一跳、跳数、接收接口等信息。
rip在实现的过程中使用了路由毒化、毒性逆转、抑制时间来协同作用，防止路由环路。
查看R5 的RIP 库
断开Router3-Router4的链路来使172.16.1.36/30网段失效，查看Router5的变化：
因为路由毒化的作用，Router3和Router4会马上将网络失效的信息告诉Router2，172.16.1.36/30网段随即变为is possibly down的状态。
但是Router5的数据库并不会马上删除172.16.1.36/30网段的信息，需要等待Grabage-Collect定时器超时，思科的定时器为240S，也就是说，在240S之后数据库中的172.16.1.36/30网段的相关记录会被彻底删除。
四、实验实习所得结果及分析
本次实验我分析了路由失效对静态路由、OSPF、RIP的影响。 网络的拓扑是不断变换的，路由失效很常见。 对于静态路由， 如果链路瘫痪， 路由项会被删除，这使我想到静态路由一定不能配错， 否则造成网络故障的原因是不易被发现的。对于动态路由，两个相邻网络节点之间通过不断交换保活报文（比如HELLO、KeepAlive之类）确认对方的连通性。检测到链路故障超时会立即重新计算路由， 更新和传递到网络上， 达到路由收敛。实验中需要注意模拟器上扩展接口插板卡的时候要关闭电源， 在这之前要先保存配置到NVRAM， 不然重启后会丢失。
实验八：路由策略与动态NAT配置
一、实验实习目的及要求
了解路由重分发作用
实现路由重分发在实际的应用，熟练使用redistribute工具
掌握内网中主机或服务器连接到Internet网时的动态内部源地址转换。
二、实验实习设备（环境）及要求（软硬件条件）
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三、实验实习项目、内容与步骤
网络拓扑：
- 路由重分发：
R5 路由表同时具有OSPF 和 RIP， 而左边OSPF区域只有OSPF路由， 右边RIP区域只有RIP路由条目， 两边主机不互通。
在R5 的RIP进程中引入OSPF 路由， 跳数设置为3； OSPF进程中引入RIP路由， 并将子网信息同时引入
R3上有了左侧OSPF的路由信息：
R0 上有了右侧RIP的路由条目
pc3 ping pc7
两边互通
- 动态NAT 配置：
在R2 上配置动态NAT， 将内部私有地址转换为公网地址。运营商路由器添加一条回程路由。
思考：为什么这个静态路由的目的网段是nat转换后的公网网段，而不是公司的内网网段呢？
因为出口路由器R2上已经完成了NAT转换。首部的IP已替换成公网地址。
PC 3 ping 运营商路由器R6
查看NAT 转换记录：
可以看到ICMP 报文在R2 通向ISP的出接口上完成了内部本地地址到内部全局地址的转换。值得注意的是， 这里给ICMP报文加了端口号。我们知道ICMP封装在IP内部，没有传输层端口号。 这里模拟器的实现方式是添加了顺序递增的端口号， 有点像PAT。
- 选作实验2
到目前为止，该企业的网络已经组织完成了，但是为了保证企业分部与总部的可靠连接，使用Router7路由器作为中间路由器，用静态浮动路由的方式，实现主备备份的链路冗余。大家如果有遗忘可以参考实验三、静态路由的部署与实施，需要在哪些路由器上进行配置？注意静态路由的管理距离应该设置为多少？
答：
需要在R2、R5、R7 上配置， 默认常见的AD：
• 直接连接（Connected）: 0
• 静态路由（Static Route）: 1
• 内部BGP（iBGP）: 200
• 外部BGP（eBGP）: 20
• EIGRP（内部）: 90
• EIGRP（外部）: 170
• OSPF: 110
• RIP: 120
• IS-IS: 115
通向备份路由器静态路由的AD应配置为大于R2 R7之间通过OSPF学到的路由， 应该大于110。
这样配置静态路由很麻烦， 需要添加很多条目， R7的配置比较容易， 两条静态路由即可， 一个接口入的丢给另一个接口；R5可以使用两条默认路由设置不同的AD； 可是R2已经有了通向ISP的默认路由， 通向右边的网段就要一个一个手动添加，会有很多条目，可以使用路由聚合。
我觉得更好的方法不是使用静态路由， 可以直接将R7 运行OSPF 或RIP， 无论是OSPF中的COST还是RIP中的Metric度量值， 都是优先通过R2R5之间的链路， 从而实现浮动路由。
四、实验实习所得结果及分析
本次实验我完成了路由引入和NAT的配置。对于一个路由器上不同接口运行多个协议， 可以通过路由重分发引入其他协议学到的路由，方便了路由配置， 提升了可扩展性。本次实验还配置了动态NAT。 NAT作为常见的IPv4 到IPv6 的过渡技术之一本身有优点也有缺点。它极大提高了IPv4地址的利用率， 同时对内部主机提供一定的安全保护。 但无法完成端到端的通信，也使网络传输变得复杂（多次NAT）， 不支持一些服务，比如IPsec VPN， NAT会修改报头， 影响完整性验证。 NAT还分为静态NAT、动态NAT、PAT（NAPT）、easy IP、 NAT Sever（端口转发）。网络技术迭代速度很快，对于技术人员来说，我们应该秉承学习与探索的态度，不断提升专业素养。
