【Cisco Packet Tracer】计算机网络的寻址问题

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⛳️1. Cisco Packet Tracer简介

Cisco Packet Tracer是一款由思科（Cisco）公司开发的网络仿真工具，旨在帮助网络工程师和学生学习和实践网络配置、协议和拓扑设计。它是一种基于图形界面的网络模拟器，使用户能够构建、调试和测试网络，而无需实际的硬件设备。Cisco Packet Tracer的主要特点：

  1. 网络仿真和建模： Packet Tracer允许用户创建虚拟网络环境，包括路由器、交换机、终端设备等，以模拟真实网络环境。这对于学习网络原理、协议和配置非常有帮助。
  2. 设备模拟： 用户可以在Packet Tracer中模拟多种网络设备，包括思科的路由器、交换机、服务器等。这些设备的模拟行为类似于它们在真实网络中的行为。
  3. 协议支持： Packet Tracer支持多种网络协议，包括TCP/IP、UDP、HTTP、FTP等，使用户能够学习和实践网络通信的各个方面。
  4. 实验和实践： 学生和网络专业人士可以使用Packet Tracer进行各种实验，测试不同网络配置和方案，以加深对网络技术的理解。
  5. 教育用途： Packet Tracer通常用于网络工程和计算机网络课程中，帮助学生通过实践加深对课程内容的理解。它是一种理想的教学工具，可在教室或远程学习环境中使用。
  6. 跨平台支持： Packet Tracer可在多个操作系统上运行，包括Windows和Linux，使用户能够在不同的计算机系统上使用它。
  7. 社区支持： Packet Tracer有一个活跃的用户社区，用户可以在社区中分享经验、提出问题并获得解答，促进学习和知识交流。

⛳️2. 计算机网络的寻址问题

2.1 实验目的

  1. 理解计算机网络寻址的基本概念： 通过实验，学习计算机网络中的寻址原理，包括IP地址和子网掩码的作用，以及它们在网络通信中的重要性。
  2. 掌握Cisco Packet Tracer工具的使用： 通过实践操作，熟悉Cisco Packet Tracer工具的界面和功能，能够在模拟环境中配置和验证计算机网络的寻址设置。
  3. 解决实际网络寻址问题： 通过实验场景，培养解决网络寻址问题的能力，包括正确配置设备的IP地址、子网掩码以及网关，确保网络中的主机能够正确通信。

2.2 实验环境

  • 基于Cisco Packet Tracer 模拟器

2.3 实验内容

  1. 验证MAC地址与IP地址的关系和掌握ARP协议的作用

（1）step1 构造网络拓扑：在逻辑工作空间选择两台终端设备（此处拖动的为主机）、连接线（此处拖动的为自动选择连接线类型），构造网络拓扑：

（2）step2 设置网络设备(设置主机的IP地址)：鼠标左击PC-PT计算机0，选择桌面点击IP地址设置为192.168.0.1，系统会默认填充子网掩码，并对主机01设置IP为192.168.0.2，设置主机01的IP地址：

（3）step3 查看端口状态汇总表：鼠标左击工具栏的检查按钮，选择计算机0查看端口状态汇总表：

端口状态汇总表的具体信息，其中IP地址为先前设置的192.168.0.1，MAC地址为0090.2149.E258。

切换到仿真模式：

（4）step4网络进行正常通信：通过主机间发送数据包实现，在左上角工具栏鼠标点击信封（添加简单的PDU）；

可查看数据包最初是由ICMP协议构建，但在OSI体系结构数据链路层发现下一IP地址不在ARP表，ARP进行缓存并发送下个ARP请求。

OSI的数据链路层：

出站PDU细节：

点击捕获\前进，数据包由主机0传到主机1；

点击捕获\前进，数据包由主机1再传给主机0；

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（5）step5查看ARP返回表内容：通过点击主机0的返回数据包，在左上角工具栏鼠标点击检查，此时主机0获得主机1的IP地址和MAC地址的关系；

主机0发送原欲发送的ICMP数据包：

此时主机0直接发送ICMP数据包而不像最初需要用ARP广播请求询问IP地址与MAC地址的关系。

（6）step6操作命令提示符清除ARP高速缓存表：通过访问主机0的命令提示符，用arp -a查看arp表，用arp -d清除，显示结构。

主机0的ARP高速缓存表：

此时由于已经删除了ARP高速缓存表，通过主机0向主机1发送数据包又需重新发送ARP请求才能进行。

  1. 验证总线型以太网的特性

（1）step1 构造网络拓扑：在逻辑工作空间选择三台终端设备（此处拖动的为主机）、网络设备（此处拖动的为集线器）及连接线（此处拖动的为自动选择连接线类型），构造网络拓扑：

（2）step2 设置网络设备(此处仅设置主机的IP地址)：鼠标左击PC-PT主机0，选择桌面点击IP地址设置为192.168.0.1，系统会默认填充子网掩码，并对主机1和主机2重复操作step2且IP设置分别为192.168.0.2、192.168.0.3，设置主机01的IP地址：

保持实时模式，我们使用各计算机发送数据包，这样各计算机的ARP高速缓存就会进入网络中其他计算机的IP地址和MAC地址，目的在于防止后续实验中出现ARP广播请求，进而影响对实验现象的观察。

（3）step3 实时模型主机传输数据包：鼠标左击PC-PT主机0，选择数据包传输到主机1、主机2，接着令主机1传输数据包给主机2：

完成后删除，切换到仿真模式：

（4）step4 仿真模式主机传输数据包：通过主机间发送数据包实现，在左上角工具栏鼠标点击信封（添加简单的PDU），由主机0传输给主机2；

点击捕获\前进，步骤如下：

主机1传输给集线器：

集线器传输下一主机：

由于主机1的MAC地址不匹配，因此接收不到主机0传输的数据包，而主机2的MAC地址匹配，接收成功。

主机2收到数据包后返回响应，步骤如下：

主机2传输给集线器：

集线器传输下一主机：

（5）step5 数据碰撞：删除上述操作，通过主机0和主机1发送数据包给主机1，会产生数据碰撞；

主机2传输给集线器：

集线器传输下一主机：

2.4 实验体会

  1. 深入理解网络寻址： 通过实际操作，更深入地理解了IP地址和子网掩码的作用，以及它们在构建有效网络通信中的必要性。这为将来设计和维护网络提供了坚实的理论基础。
  2. 熟练使用Packet Tracer： 通过实验，掌握了Cisco Packet Tracer工具的使用技巧，包括设备的添加、连接和基本配置。这使得在实际网络环境中更加熟练地进行设备的设置和调试。
  3. 提高网络问题排查能力： 实验中遇到的一些网络寻址问题，锻炼了解决实际网络问题的能力。通过调试和排查，更加熟悉了网络配置中可能出现的常见错误，并学会了快速定位和解决这些问题的方法。这对今后在实际工作中处理类似问题提供了有益的经验。

📝总结

Cisco网络技术犹如一道激流，引领你勇敢踏入计算机网络的未知领域。学习之路并非平凡旅程，从初级概念、实验环境设置开始，逐步揭示更深层次的网络协议、编程魔法和系统设计的奥秘。

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