基于Packet Tracer虚拟平台的校园网构建技术研究

２０１１年第２期　信息通信　２Ｏ１１　（总第１１２期）　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ＆ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　（Ｓｕｍ．Ｎｏ．１１２）　基于Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ虚拟平台的校园网构建技术研究　郭亚利　（中国人民解放军９５９１３部队，辽宁沈阳１１００００）　摘要：基于Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ虚拟平台，分析了构建某高校校园网的关键技术，介绍了构建过程，阐述了设计细节和　注意事项，提供了网络设备的配置命令，验证了Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ在工程实践和教学领域中的适用性。　关键词：Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ；校园网；网络设备；配置　中图分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３　１１３ｌ（２０１１）０２　００１９　０３　随着互联网技术的普及和，　泛应用，企业对网络工程　用拖曳方法建立网络拓扑，并提供数据包在网络中的处理　技术人才的需求不断提高，这种供需矛盾在网络维护、安　过程，以便于用户观察网络实时运行情况。　全管理与网站建设方面表现的尤为突出。当前，虽有不少　Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ　５．０具有具有下列特点：　高校都投入资金，购置交换机、路由器等网络设备，并开始　（１）支持多协议模型：支持常用协议包括ＴＣＰ、ＵＤＰ、　建设网络工程实践基地，但各院校在教学环节中普遍存在　ＤＮＳ、ＨＴＴＰ、ＴＦＴＰ、Ｔｅｌｎｅｔ、Ｓｉｎｇｌｅ　Ａｒｅａ　ＯＳＰＦ、ＤＴＰ、　着重理论、轻实践的现象，主要原因是经费少，路由器、交　ＶＴＰ和ＳＴＰ，并支持ＩＰ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ＡＲＰ、ＣＤＰ、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ、　换机等高端设备有限，学生实际操作机会少。这就使得学　Ｆｒａｍｅ　Ｒｅｌａｙ、ＰＰＰ、ＨＤＩ　Ｃ和ＩｃＭＰ等协议模型。　生在学习理论知识时感觉抽象难懂。　（２）支持大量虚拟设备模型：交换机、路由器、无线网　为解决上述问题，近年来在网络工程实践教学中，许　络设备、服务器、各种连接电缆、终端等，并提供图形化和　多学校都引入网络模拟仿真软件来辅助教学。实践证明，　终端两种配置方法，各设备模型均有可视化的虚拟外观。　引入网络模拟仿真软件，不仅能够弥补教学过程中的诸多　（３）支持逻辑空间和物理空间的设计模式：逻辑空间　不足，而且模拟设备不存在损坏问题，能反复进行操作，有　模式用于进行逻辑拓扑结构的实现；物理空问模式支持构　效地解决了设备损耗问题。同时，学生在开始操作真实物　建城市，楼宇、办公室、配线问等虚拟设置。　理设备之前，可以对模拟设备进行操作和练习，很自然地　（４）数据报传输采用实时模式和仿真模式：实时模式　完成了从理论到实践的过渡。　与实际传输过程一样，仿真模式通过可视化于段显示数据　１　Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ分析　报的传输过程，使用户对各种抽象协议的工作过程有更加　清晰的认识。　Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ是由Ｃｉｓｃｏ公司发布的一种辅助学习工　以上这些特点可方便快捷地进行网络组建、设备置、　具，为网络理论初学者设计、配置、排除网络故障提供了网　协议测试等工作。　络模拟环境。用户可以在软件的图形用户界面　直接使　卜”＋“－－卜　＋“－－　”＋＊－－卜”＋“—　”＋”—卜一＋一—卜”＋　卜”—１一”—＋－”—　＋一“—卜一—■一“－－卜一—■一“－－卜一——卜一　表４主观评价结果　Ａ（）ＤＶ—ＳＢＲ能明显降低路由发现的次数，所以提升了网　＼质量　络性能。视频传输在３跳以下时有良好的效果。在５跳以　跳数＼　Ｈｏｐ１　Ｈｏｐ２　Ｈｏｐ３　Ｈｏｐ４　Ｈｏｐ５　上时的传输质量有待进一步改善。下一步应该进一步完　＼　善路由协议，增加测试节点移动的速度、网络的复杂度等。　优　２Ｏ　１９　１　Ｏ　Ｏ　参考文献　良　Ｏ　１　１５　４　２　［１］　Ｇｏｍｅｚ，Ｃ．；Ｃａｔａｌａｎ，Ｍ．；Ｍａｎｔｅｃｏｎ，Ｘ．．Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ　中　Ｏ　Ｏ　４　ｌ４　４　Ｐｅｒｆｏｒｎａｎｃｅ　ｏｆ　Ｒｅａ１　Ａｄ—ｈｏｃ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ　Ｕｓｉｎｇ　ＡＯＤＶ　差　Ｏ　Ｏ　Ｏ　２　１２　ｗｉｔｈ　Ｈｅｌｌｏ　Ｍｅｓｓａｇｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｆｏｒ　Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ　Ｌｏｃａｌ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｊｔｙ［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　ＰＩＭＲＣ，　２００５，　ｖｏ１．２：　１３２７　坏　Ｏ　Ｏ　Ｏ　０　２　１３３１．　Ｅ２］Ｃｈａｋｅｒｅｓ，Ｉ．Ｄ．；Ｂｅｌｄｉｎｇ—Ｒｏｙｅｒ，Ｅ．Ｍ．．ＡＯＤＶ　Ｒｏｕ—　由冈８与表４，可以看卅：２跳以内视频传输质量优良；　ｔｉｎｇ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｄｅｓｉｇｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　ＤＣＳＷ，　３跳时视频传输质量良好，不影响观看；４跳时视频传输质　２００４，ＰＰ．６９８—７０３．　量中等，稍影响观看；５跳时视频传输质量差，影响观看。　［３］Ｌｅｅ，Ｓ．Ｊ．；Ｇｅｒｌａ，Ｍ．．ＡＯＤＶ—ＢＲ：ｂａｃｋｕｐ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｉｎ　ａｄ　ｈｏｃ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ￣．ＩＥＥＥ　ＷＣＮＣ，２０００，ｖｏ１．３：１３１１　４　结论　—１３１６．　本文介绍了Ａｄ　ｈｏｅ网络中的新改进路由协议ＡＯＤＶ　［４］ＩＴＵ＿＿Ｒ　Ｒｅｃ．ＢＴ．５００一ｌ１：Ｍｅｔｈｏｄｏｌｇｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅ　—ＳＢＲ并且设计实现了在ＭＡＮＥＴ下应用这中新路由的　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ　Ｐｉｃｔｕｒｅｓ．ＩＴＵ　嵌入式视频采集传输系统。同时对网络性能和系统的视　Ｒ　２Ｏ０２．　频传输性能进行了测试。结果表明由于我们改进的　１９　信息通信　２Ｏｌ１年第２期总第１１２期　１．１　Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ工作环境　运行Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ，进入其主工作界面，主要包括菜　址、子网、网关和ＤＮＳ的配置）、拨号、终端、命令行（只能执　行一般的网络命令）、Ｗｅｂ浏览器和无线ＰＣ等网络功能，　如图２所示。　单、快捷工具栏、工作拓扑　区、设备列表区、报文跟踪区　等部分，如同ｌ所示。　图１　Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ工作环境　１．２　Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ设备管理　Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ软件模拟了开放式互联模型各层中的　各种常用设备：线缆、集线器、交换机、路由器、无线设备、　终端设备、自定义设备等。通常，如要使用某设备，只需从　设备列表区中将该设备拖到工作拓扑区后，鼠标左键点击　一下该设备，即可进入设备属性配置界面。下面以终端设　备ＰＣ机和交换机为例，介绍设备管理。　图２　ＰＣ机属性配置图　／铆　选　’甜々　逑城　７ｆ　。　埘　知删　■■■■豳圈圈豳匿　｛　……　｝｛　；Ｉ　ｌ　ｊ，躐　鳙辨　０　｛三　睁　脚　辅璃　　图３路由器属性配置图　（１）ＰＣ机管理　ＰＣ机属性配置有一个选项卡：物理、配置、桌面。“物　理”选项卡可增删、修改网络接ｕ模块。“　置”选项卡可　进行全局设置（网关和ＤＮＳ）和接口设置（ＩＰ地址和子网掩　码）。在“桌面”选项卡中，有ＩＰ配置（可实现简单的ＩＰ地　２Ｏ　（２）交换机管理　路由器属性配置也有二个选项卡：物理、配置、命令　行。“物理”选项卡可增删、修改网络接口模块。相对于ＰＣ　机来说，交换机的模块有很多，在最下面的左边足该对该　模块的文字描述，最下面的右边是模块图，如图３所示。　２　基于Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ虚拟平台的校园网构　建关键技术　校园网的核心没备是带路由功能的三层交换机，为保　证网络可靠性，这些三层交换机之间用冗余链路互连，并　且连接全校各部门、网络中心服务器和因特网出口路由　器，使得校内各主机之间能够相互通信，并通过因特网出　口访问外网。冈４是某校校园网络的拓扑结构图，图中只　是简单地画出了机械系、物理系和网络管理中心三个部门　的网络结构。在实际情况中，可根据需要进行扩展，其配　置实现原理基本相同。　图４某校校园网络拓扑结构图　２．１　配置虚拟局域网ＶＬＡＮ　ＶＩ　ＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）的中文名为“虚　拟局域网”，是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个　网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。一个　ＶＩ　ＡＮ内部的广播和单播流量都不会转发到其他ＶＩ　ＡＮ　巾，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、　提高网络的安全性。基于ＶＩ　ＡＮ上述特点，需要将学校各　个部门划分到各个ＶＩ　ＡＮ中。各部门配置有汇聚层交换　机，上联核心层交换机，下联各房间的接入层交换机，接人　层交换机直接连接终端用户。　２．２　配置ＤＨＣＰ服务　由于校园网计算机数量甚多，为了方便网络管理人员　进行管理，通常都在网内设置ＤＨＣＰ服务器，让其自动给　计算机提供网络配置信息。因服务器要给各主机提供服　务，其ＩＰ地址不能经常变化，因此，服务器不能使用ＤＨＣＰ　功能，需要手动分配ＩＰ地址。　２．３　ＮＡＴ和端口映射功能的实现　由于ＩＰｖ４地址紧缺，一般学校只能从ＩＳＰ（因特网服　务商）处获得较少的公网ＩＰ地址，因此小能为每台主机都　提供一个公网ＩＰ。通常采用ＮＡＴ方式为主机提供私有地　址，外网主机不能直接访问内部主机，但内网的一些服务　郭亚利：基于Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ虚拟平台的校园网构建技术研究　又需要提供给外网，如ＷＥＢ服务器向外发布主页，这时就　需要使用端口映射技术，只要有因特网主机访问边界路由　器的８Ｏ端口，就自动映射到网内ＷＥＢ服务器的８Ｏ端口，　以便对外提供ＷＥＢ服务。　Ｒｏｕｔｅｒ＞ｅｎａｂｌｅ　Ｒｏｕｔｅｒ＃ｃｏｎｆ　ｔ　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ）＃ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｆａ０／０　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ—ｉｆ）＃ｉｐ　ａｄｄｒｅｓｓ　ｌ７２．２１．０．２５４　２５５．　２５５．０．０　２．４配置静态路由　由网络拓扑结构可知，网内主机和网外主机之间的通　信必然要经过边界路由器和核心交换机。因此，为了减少　路由丌支，可以在两者之间建立静态路由表。　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ－－ｉｆ）＃ｎｏ　ｓｈｕｔｄｏｗｎ　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ－－ｉｆ）＃ｅｘｉｔ　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ）拉ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｓｅ２／０　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ—ｉｆ）＃ｉｐ　ａｄｄｒｅｓｓ　２０２．１１４．８８．１２　２５５．　２５５．２５５．０　２．５配置应用服务器　校园信息化需要配备各种应用服务器，Ｃｉｓｃｏ　Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ提供了多种应用服务，其中校园网内部架设ＤＮＳ　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ—ｉｆ）＃ｎｏ　ｓｈｕｔｄｏｗｎ　服务器尤为重要，能够为网内主机提供域名解析服务，使　内网用户免于记忆复杂的ＩＰ地址，只需根据域名就能方便　访问各种服务器。　２．６配置无线局域网　在新装修的房间内进行网络布线是不可取的，有效的　解决途径是采用无线宽带路由器。Ｃｉｓｃｏ　Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ提　供了多种无线宽带路由设备，在组网时，必须先关闭计算　机电源，才能对其安装无线网卡。　３　基于Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ虚拟平台的校园网　实现　本文主要分析三层交换机和路由器的关键配置过程。　３．１　基于端口的ＶＬＡＮ划分　鼠标单击核心交换机，进入ＣＩ　Ｉ界面，通过如下命令　创建ＶＩ　ＡＮ，并分配端口（在核心交换机上划分了５个　ＶＩ　ＡＮ，其中机械系属于ＶＩ　ＡＮ１，物理系属于ＶＩ　ＡＮ２　等），以ＶＩ　ＡＮ１的配置为例进行介绍，其它的ＶＩ　ＡＮ配置　过程相同，ＶＩ　ＡＮ２的地址为１　７２．１７．０．１／１６，ＶＩ　ＡＮ３的　地址为１　７２．１８．０．１／】６。　Ｓｗｉｔｃｈ＞ｅｎａｂｌｅ　Ｓｗｉｔｃｈ（ｃｏｎｆｉｇ）＃ｖｌａｎ　１　Ｓｗｉｔｃｈ（ｃｏｎｆｉｇ－－ｖｌａｎ）＃ｅｘｉｔ　Ｓｗｉｔｃｈ（ｃｏｎｆｉｇ）＃ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｆａ０／１　Ｓｗｉｔｃｈ（ｃｏｎｆｉｇ－－ｉｆ）＃ｓｗｉｔｃｈｐｏｒｔ　ａｃｃｅｓｓ　ｖｌａｎ　１　Ｓｗｉｔｃｈ（ｃｏｎｆｉｇ－－ｉｆ）＃ｅｘｉｔ　３．２　配置核心交换机各ＶＬＡＮ接口ＩＰ地址并启用　路由功能　Ｓｗｉｔｃｈ（ｃｏｎｆｉｇ）＃ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｖｌａｎ　１　Ｓｗｉｔｃｈ（ｃｏｎｆｉｇ－－ｉｆ）＃ｉｐ　ａｄｄｒｅｓｓ　１７２．１６．０．１　２５５．２５５．０．０　Ｓｗｉｔｃｈ（ｃｏｎｆｉｇ－－ｉｆ）＃ｎｏ　ｓｈｕｔｄｏｗｎ　Ｓｗｉｔｃｈ（ｃｏｎｆｉｇ）＃ｉｐ　ｒｏｕｔｉｎｇ　３．３启用核心交换机ＤＨＣＰ服务　Ｓｗｉｔｃｈ（ｃｏｎｆｉｇ）＃ｉｐ　ｄｈｃｐ　ｐｏｏｌ　ｖｌａｎｌ　Ｓｗｉｔｃｈ（ｄｈｃｐ—ｃｏｎｆｉｇ）＃ｎｅｔｗｏｒｋ　１７２．１６．０．０　２５５．　２５５．０．０　Ｓｗｉｔｃｈ（ｄｈｃｐ—ｃｏｎｆｉｇ）＃ｄｅｆａｕｌｔ—ｒｏｕｔｅｒ　１７２．１６．０．１　Ｓｗｉｔｃｈ（ｄｈｃｐ—ｃｏｎｆｉｇ）＃ｄｎｓ—ｓｅｒｖｅｒ　１７２．１９．０．６８　Ｓｗｉｔｃｈ（ｄｈｃｐ—ｃｏｎｆｉｇ）＃ｅｘｉｔ　Ｓｗｉｔｃｈ（ｃｏｎｆｉｇ）＃ｉｐ　ｄｈｃｐ　ｅｘｃｌｕｄｅｄ—ａｄｄｒｅｓｓ　１７２．１６．　０．１　ｌ７２．１６．０．１　３．４配置边界路由器端口地址　３．５配置静态路由表　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ）＃ｉｐ　ｒｏｕｔｅ　１７２．１　６．０．０　２５５．２５５．０．０　１７２．１６．０．１　Ｓｗｉｔｃｈ（ｃｏｎｆｉｇ）＃ｉｐ　ｒｏｕｔｅ　０．０．０．０　０．０．０．０　１７２．２１．０．２５４　３．６　启用ＮＡＴ及端口映射　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ）世ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｓｅ２／０　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ－－ｉｆ）＃ｉｐ　ｎａｔ　ｏｕｔｓｉｄｅ　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ—ｉｆ）＃ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｆａＯ／Ｏ　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ－－ｉｆ）＃ｉｐ　ｎａｔ　ｉｎｓｉｄｅ　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ—ｉｆ）＃ｅｘｉｔ　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ）＃ｉｐ　ｎａｔ　ｐｏｏｌ　ｗｈｕｔ　２０２．１１４．８８．１２　２０２．１１４．８８．１２　ｎｅｔｍａｓｋ　２５５．０．０．０　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ）＃ａｃｃｅｓｓ－－ｌｉｓｔ　１　ｐｅｒｍｉｔ　１７２．１６．０．０　０．　７．２５５．２５５　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ）＃ｉｐ　ｎａｔ　ｉｎｓｉｄｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｌｉｓｔ　１　ｐｏｏｌ　ｗｈｕｔ　ｏｖｅｒｌｏａｄ　Ｒｏｕｔｅｒ（ｃｏｎｆｉｇ）＃ｉｐ　ｎａｔ　ｉｎｓｉｄｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｓｔａｔｉｃ　ｔｃｐ　１７２．　２０．Ｏ．２　８Ｏ　２０２．】】４．８８．１２　８Ｏ　４　总结　通过Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ　５．０虚拟平台构建网络，解决了高　校教学实践环节中资金和设备短缺的问题，使学生把所学　理论知识和实践更加紧密地结合起来，提高了学习兴趣和　效率。因此，利用Ｃｉｓｃｏ　Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ学习各种组网实验，　是一种高效低成本的网络实验解决方案，是开展网络实验　教学行之有效的方法，具有较高的实用价值。　参考文献：　［１］　谢希仁．计算机网络（第４版）ＥＭ］．北京：电子工业出版　社，２００３．　－Ｉ２］任晓鹏，李伟华．基于Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ构建虚拟网络实训　平台口］．中国职业技术教育，２００６（２７）：４０—４１．　［３］　路来智，袁萍萍．ＶＩ　ＡＮ的三层交换配置在Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ的实现［Ｊ］．科技信息，２００７（１３）：３２４—３４９．　［４］　陈卫荣．Ｃｉｓｃｏ　ＶＩ　ＡＮ技术应用与实现ＥＪ］．计算机与现　代化，２００８，（６）：５４—５６．　Ｅ５］　宋焱宏．利用Ｐａｃｋｅｔ　Ｔｒａｃｅｒ软件实现交换机工作原理　的模拟［Ｊ］．电脑知识与技术，２００９，５（１２）：３１４２—３１４３．　作者简介：郭亚利，女，１９７９年４月生，吉林四平人，硕士，助　理工程师，研究方向为计算机应用技术。　２１