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[摘 要]以VLAN间路由实验为例，基于Packet Tracer模拟器进行：拓扑结构图的设计，交换机和路由器的配置，虚拟网络的仿真测试，结果表明单臂路由器VLAN间路由的技术可行。说明在有限的教学条件中尝试仿真模拟软件，既能降低网络设备的投资成本，又能提高学生做实验的效率，能够更好地将理论教学和实践教学结合起来。
[关键词] Packet Tracer 计算机网络 VLAN 教学
本文系陕西教育学院教学改革研究项目（编号：10JG0047Q）。
引 言
计算机网络是一门原理概念多，结构体系复杂的计算机基础课程，通过实验可以深入理解和学习本课程，所以，计算机网络实验部分在计算机网络教学中占有十分重要的位置[1-2]。然而，目前的计算机网络实验课程还不能完全开展，原因是：（1）实验场和实验设备缺乏。计算机网络实验涉及交换机、路由器、计算机等大量设备，这些设备价格比较高，并且更新换代很快，很多学校的硬件条件都不达标。（2）实验室的硬件设备在频繁的使用中损耗很大，实验室管理和运行成本较大。(3)教师准备实验的工作量大，实验过程比较复杂，教师实验指导效果不理想。基于以上现状，现引入Packet Tracer网络模拟器来搭建虚拟网络实验环境，进行计算机网络实践教学，来弥补现实实验的不足[3-5]。
Packet Tracer简介
Packet Tracer是思科（Cisco）公司开发的一个用来设计、配置和网络故障排除的仿真模拟软件，该软件是思科网络技术学院中最流行、操作最简单、最接近真实环境的模拟工具[6]。目前，它的最高版本为Packet Tracer 5.3.1，能够满足CCNA和部分CCNP的仿真实验[7]。将Packet Tracer软件用于计算机网络实践教学之中，根据实验要求和目的，学生可以在仿真实验环境中自由选择所需要的路由器、交换机、计算机和各种线缆等实验设备，然后选中设备进行配置，完成后进行性能模拟测试。而且，学生可以方便地重复再现实验运行的任何过程，达到更有效学习网络协议、分析网络性能的目的。
用Packet Tracer实践教学
本文以“VLAN间路由”实验为例，详细说明Packet Tracer在计算机网络实践教学中的应用。
1.实验拓扑设计
本实验采用单臂路由器实现VLAN间路由，具体设备有1台路由器，3台交换机和3台PC机（计算机），3台PC代表了3个不同的网络。其中，路由器型号是1841，命名为R1；3台交换机型号是2960-24T，分别命名为S1、S2、S3；3台PC机分别命名为PC1、PC2、PC3。已绘制好的网络实验拓扑结构图如图1所示。也可使用其他具有拓扑图中所示接口的交换机或路由器，但是，其他型号的设备可能会产生不同的输出。
2．配置命令及解析
（1）交换机的配置解析
①在交换机上配置VTP。VTP可让网络管理员通过创建VTP域来控制网络上的VLAN[8]。在每个VTP域中，可以将一台或多台交换机配置为VTP服务器。然后在VTP服务器上创建VLAN，并将这些VLAN传送给域中的其他交换机。客户端交换机从服务器交换机处获知VTP域名，但前提是客户端交换机的域为空[9]。如果客户端交换机已设置有域名，则不会获知新的域名。因此，最好是在所有交换机上手动配置域名，以确保域名配置正确。在本实验中，将使用S2作为VTP服务器，S1和S3则配置为VTP客户端模式。为方便配置命令的解析，以符号“/*”开始为配置命令的解析，并以符合“*/”结束。在三台交换机上，全部将VTP域名设置为LianXi，VTP口令设置为cisco：
S1(config)#vtp mode client /*将S1配置为客户端模式*/
S1(config)#vtp domain LianXi /*将域名配置为LianXi */
S1(config)#vtp password cisco /*域名口令配置为cisco */
S1(config)#end /*退出配置模式*/
S2(config)#vtp mode server /*将S2配置为服务器模式*/
S2(config)#vtp domain LianXi /*将域名配置为LianXi */
S2(config)#vtp password cisco /*域名口令配置为cisco */
S2(config)#end
②配置交换机中继端口并指定中继端口的本征VLAN。分别将S1、S2和S3的Fa0/1到Fa0/5配置为中继端口，并指定VLAN 99为这些中继端口的本征VLAN。下面仅给出S2的中继端口Fa0/1的配置命令：
S2(config-if)#switchport mode trunk /*把接口fa0/1配置为中继模式*/
③在VTP服务器上配置VLAN，以下仅给出VLAN10的命令：
S2(config)#vlan 10 /*创建一个编号为10的VLAN */
S2(config-vlan)#name teacher /*给VLAN 10命名为：teacher */
S2(config)#interface fa0/6 /*进入fa0/6的配置模式*/
S2(config-if)#switchport access vlan 10 /*将fa0/6划分到VLAN 10，在本实验中用此接口与PC1相连接*/
S2(config-if)#end
S2#copy running-config startup-config /*保存运行配置到启动配置文件，下次重启设备时将会使用修改后的配置*/
④结果测试，检查VLAN之间的连通性。在三台计算机上打开命令提示符窗口，从PC1 ping PC2，从PC2 ping PC3，从PC3 ping PC1。结果都不能ping成功。实验做到此步骤，学生已经明白，VLAN之间的连通性正如任意两个远程网络之间的连通性一样，需要通过网络层路由才能实现。 （2）路由器的配置解析
本实验通过在路由器的一个快速以太网端口上创建虚拟接口（称为子接口）并将其配置为dot1q来实现。具体路由器的配置命令如下：
R1(config)#interface fa0/0 /*进入fa0/0的配置模式*/
R1(config-if)#no shutdown /*因为路由器接口默认关闭，使用no shutdown命令启用物理接口，子接口将默认打开*/
R1(config-if)#interface fa0/0.10 /*创建路由器子接口fa0/0.10。子接口可以使用任何接口号，只要它能以32位表示，但最好将VLAN编号指定为接口号*/
R1(config-subif)#encapsulation dot1q 10 /*配置Trunk链路的封装类型，同一链路的两端封装要相同*/
R1(config-subif)#ip address 172.168.10.1 255.255.255.0 /* 配置IP地址和子网掩码*/
子接口fa0/0.20和fa0/0.30的配置与fa0/0.10的相似，略。
3.结果分析
通过show命令查看路由表：
R1#show ip route
<省略部分输出>
Gateway of last resort is not set
172.168.0.0/24 is subnetted, 4 subnets
C 172.168.10.0 is directly connected, FastEthernet0/0.10
C 172.168.20.0 is directly connected, FastEthernet0/0.20
C 172.168.30.0 is directly connected, FastEthernet0/0.30
C 172.168.99.0 is directly connected, FastEthernet0/0.99
由以上动态路由信息，可以确定整个网络互连。接下来，再次用ping命令进行VLAN之间连通性的测试。结果PC1、PC2与PC3之间能相互ping通，表明通过单臂路由器可以实现VLAN间路由。为了加深学生对这部分内容的理解，还可以切换到模拟模式监控ping操作。
结 语
在计算机网络实践教学中采用Packet Tracer网络模拟软件，学生可以根据实验目的自己绘制拓扑图，使用不同型号的交换机、路由器以及各种类型的传输介质进行仿真实验，实验效果逼真、操作方便，极大地激发了学生的学习兴趣，教学效果良好。通过本文可以看出，在有限的教学条件中尝试仿真模拟软件，既能降低网络设备的投资成本，又能提高学生做实验的效率，能够更好地将理论教学和实践教学结合起来。
参考文献：
[1]丁美荣．虚拟实验与真实实验整合的计算机网络研究性实验教学探究［Ｊ］．实验技术与管理，２０11（5）：163－166．
[2]林卉，胡召玲，赵长胜等．高校开放实验室的建设与管理［Ｊ］．实验技术与管理，２０１０，２７（３）：１５３－１５４．
[3]王基生，于平太，李莹等．虚拟实验平台开发和应用的理性思考[J]．现代教育技术，2010,（2）：136-139．
[4]陈小红.基于仿真软件的虚拟实验设计与应用——以《网络基础》课程为例[D].上海：上海师范大学,2010.
[5]王艳丽，阴国富.计算机网络工程实验优化探索［J］.现代电子技术，2008（13）：175-179.
[6]唐灯平.利用Packet Tracer组建三层网络架构的研究［J］.实验室科学，2010(3):143-146．
[7]Wayne Lewis.Ph.D.思科系统公司(翻译).思科网络技术学院教程CCNA Exploration:LAN交换无线[M].北京：人民邮电出版社，2009.
[8]梁广民，王隆杰.思科网络实验室CCNA实验指南[M].北京：电子工业出版社，2009.
[9]梁广民．思科网络实验室路由交换试验指南［M］．北京:电子工业出版社，2009．
作者单位：陕西教育学院计算机系 陕西西安
[关键词] Packet Tracer 计算机网络 VLAN 教学
本文系陕西教育学院教学改革研究项目（编号：10JG0047Q）。
引 言
计算机网络是一门原理概念多，结构体系复杂的计算机基础课程，通过实验可以深入理解和学习本课程，所以，计算机网络实验部分在计算机网络教学中占有十分重要的位置[1-2]。然而，目前的计算机网络实验课程还不能完全开展，原因是：（1）实验场和实验设备缺乏。计算机网络实验涉及交换机、路由器、计算机等大量设备，这些设备价格比较高，并且更新换代很快，很多学校的硬件条件都不达标。（2）实验室的硬件设备在频繁的使用中损耗很大，实验室管理和运行成本较大。(3)教师准备实验的工作量大，实验过程比较复杂，教师实验指导效果不理想。基于以上现状，现引入Packet Tracer网络模拟器来搭建虚拟网络实验环境，进行计算机网络实践教学，来弥补现实实验的不足[3-5]。
Packet Tracer简介
Packet Tracer是思科（Cisco）公司开发的一个用来设计、配置和网络故障排除的仿真模拟软件，该软件是思科网络技术学院中最流行、操作最简单、最接近真实环境的模拟工具[6]。目前，它的最高版本为Packet Tracer 5.3.1，能够满足CCNA和部分CCNP的仿真实验[7]。将Packet Tracer软件用于计算机网络实践教学之中，根据实验要求和目的，学生可以在仿真实验环境中自由选择所需要的路由器、交换机、计算机和各种线缆等实验设备，然后选中设备进行配置，完成后进行性能模拟测试。而且，学生可以方便地重复再现实验运行的任何过程，达到更有效学习网络协议、分析网络性能的目的。
用Packet Tracer实践教学
本文以“VLAN间路由”实验为例，详细说明Packet Tracer在计算机网络实践教学中的应用。
1.实验拓扑设计
本实验采用单臂路由器实现VLAN间路由，具体设备有1台路由器，3台交换机和3台PC机（计算机），3台PC代表了3个不同的网络。其中，路由器型号是1841，命名为R1；3台交换机型号是2960-24T，分别命名为S1、S2、S3；3台PC机分别命名为PC1、PC2、PC3。已绘制好的网络实验拓扑结构图如图1所示。也可使用其他具有拓扑图中所示接口的交换机或路由器，但是，其他型号的设备可能会产生不同的输出。
2．配置命令及解析
（1）交换机的配置解析
①在交换机上配置VTP。VTP可让网络管理员通过创建VTP域来控制网络上的VLAN[8]。在每个VTP域中，可以将一台或多台交换机配置为VTP服务器。然后在VTP服务器上创建VLAN，并将这些VLAN传送给域中的其他交换机。客户端交换机从服务器交换机处获知VTP域名，但前提是客户端交换机的域为空[9]。如果客户端交换机已设置有域名，则不会获知新的域名。因此，最好是在所有交换机上手动配置域名，以确保域名配置正确。在本实验中，将使用S2作为VTP服务器，S1和S3则配置为VTP客户端模式。为方便配置命令的解析，以符号“/*”开始为配置命令的解析，并以符合“*/”结束。在三台交换机上，全部将VTP域名设置为LianXi，VTP口令设置为cisco：
S1(config)#vtp mode client /*将S1配置为客户端模式*/
S1(config)#vtp domain LianXi /*将域名配置为LianXi */
S1(config)#vtp password cisco /*域名口令配置为cisco */
S1(config)#end /*退出配置模式*/
S2(config)#vtp mode server /*将S2配置为服务器模式*/
S2(config)#vtp domain LianXi /*将域名配置为LianXi */
S2(config)#vtp password cisco /*域名口令配置为cisco */
S2(config)#end
②配置交换机中继端口并指定中继端口的本征VLAN。分别将S1、S2和S3的Fa0/1到Fa0/5配置为中继端口，并指定VLAN 99为这些中继端口的本征VLAN。下面仅给出S2的中继端口Fa0/1的配置命令：
S2(config-if)#switchport mode trunk /*把接口fa0/1配置为中继模式*/
③在VTP服务器上配置VLAN，以下仅给出VLAN10的命令：
S2(config)#vlan 10 /*创建一个编号为10的VLAN */
S2(config-vlan)#name teacher /*给VLAN 10命名为：teacher */
S2(config)#interface fa0/6 /*进入fa0/6的配置模式*/
S2(config-if)#switchport access vlan 10 /*将fa0/6划分到VLAN 10，在本实验中用此接口与PC1相连接*/
S2(config-if)#end
S2#copy running-config startup-config /*保存运行配置到启动配置文件，下次重启设备时将会使用修改后的配置*/
④结果测试，检查VLAN之间的连通性。在三台计算机上打开命令提示符窗口，从PC1 ping PC2，从PC2 ping PC3，从PC3 ping PC1。结果都不能ping成功。实验做到此步骤，学生已经明白，VLAN之间的连通性正如任意两个远程网络之间的连通性一样，需要通过网络层路由才能实现。 （2）路由器的配置解析
本实验通过在路由器的一个快速以太网端口上创建虚拟接口（称为子接口）并将其配置为dot1q来实现。具体路由器的配置命令如下：
R1(config)#interface fa0/0 /*进入fa0/0的配置模式*/
R1(config-if)#no shutdown /*因为路由器接口默认关闭，使用no shutdown命令启用物理接口，子接口将默认打开*/
R1(config-if)#interface fa0/0.10 /*创建路由器子接口fa0/0.10。子接口可以使用任何接口号，只要它能以32位表示，但最好将VLAN编号指定为接口号*/
R1(config-subif)#encapsulation dot1q 10 /*配置Trunk链路的封装类型，同一链路的两端封装要相同*/
R1(config-subif)#ip address 172.168.10.1 255.255.255.0 /* 配置IP地址和子网掩码*/
子接口fa0/0.20和fa0/0.30的配置与fa0/0.10的相似，略。
3.结果分析
通过show命令查看路由表：
R1#show ip route
<省略部分输出>
Gateway of last resort is not set
172.168.0.0/24 is subnetted, 4 subnets
C 172.168.10.0 is directly connected, FastEthernet0/0.10
C 172.168.20.0 is directly connected, FastEthernet0/0.20
C 172.168.30.0 is directly connected, FastEthernet0/0.30
C 172.168.99.0 is directly connected, FastEthernet0/0.99
由以上动态路由信息，可以确定整个网络互连。接下来，再次用ping命令进行VLAN之间连通性的测试。结果PC1、PC2与PC3之间能相互ping通，表明通过单臂路由器可以实现VLAN间路由。为了加深学生对这部分内容的理解，还可以切换到模拟模式监控ping操作。
结 语
在计算机网络实践教学中采用Packet Tracer网络模拟软件，学生可以根据实验目的自己绘制拓扑图，使用不同型号的交换机、路由器以及各种类型的传输介质进行仿真实验，实验效果逼真、操作方便，极大地激发了学生的学习兴趣，教学效果良好。通过本文可以看出，在有限的教学条件中尝试仿真模拟软件，既能降低网络设备的投资成本，又能提高学生做实验的效率，能够更好地将理论教学和实践教学结合起来。
参考文献：
[1]丁美荣．虚拟实验与真实实验整合的计算机网络研究性实验教学探究［Ｊ］．实验技术与管理，２０11（5）：163－166．
[2]林卉，胡召玲，赵长胜等．高校开放实验室的建设与管理［Ｊ］．实验技术与管理，２０１０，２７（３）：１５３－１５４．
[3]王基生，于平太，李莹等．虚拟实验平台开发和应用的理性思考[J]．现代教育技术，2010,（2）：136-139．
[4]陈小红.基于仿真软件的虚拟实验设计与应用——以《网络基础》课程为例[D].上海：上海师范大学,2010.
[5]王艳丽，阴国富.计算机网络工程实验优化探索［J］.现代电子技术，2008（13）：175-179.
[6]唐灯平.利用Packet Tracer组建三层网络架构的研究［J］.实验室科学，2010(3):143-146．
[7]Wayne Lewis.Ph.D.思科系统公司(翻译).思科网络技术学院教程CCNA Exploration:LAN交换无线[M].北京：人民邮电出版社，2009.
[8]梁广民，王隆杰.思科网络实验室CCNA实验指南[M].北京：电子工业出版社，2009.
[9]梁广民．思科网络实验室路由交换试验指南［M］．北京:电子工业出版社，2009．
作者单位：陕西教育学院计算机系 陕西西安