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基于BosonNetSim的交换路由实验仿真摘要:基于BosonNetsim仿真软件，提出二层交换和三层路由的综合实验方案。设计了模拟拓扑结构图，分析了VLAN，路由协议RIP和802.1Q的配置命令。对虚拟网络进行了仿真测试，实现了虚拟网络的通信。结果表明所组建的网络是可行的。关键词：802.1Q；VLAN;RIP；仿真分析中图分类号：TP391.9SimulationofSwitchingandRoutingExperimentBasedonBosonNetSimWANGLi-na,XUDong-hui(1.CollegeofElectronic&InformationEngineering,NanjingUniversityofInformationScience&Technology,Nanjing210044,China；2..ZTECorporation,NanjingResearch&DevelopmentCenter,Nanjing210012,,china)Abstract:BasedonthesimulationsoftwareofBosonNetSim,designschemeofacomprehensiveexperimentisprovidedforlayer2switchingandlayer3routing.Thesimulationtopologicaldiagramisdesigned.TheconfigurationcommandsofRIP,VLANand802.1Qareanalyzedrespectively.Thus,thesimulationtestforthevirtualnetworkiscarriedout,achievingthevirtualcommunication.Itshowsthatthedesignofthevirtualnetworkisfeasible.Keywords:802.1Q；VLAN;RIP；simulationanalysis1引言近年来，计算机网络技术飞速发展。国内各大高等工科院校适应社会发展需要相继开设了网络工程课程，实验环节对于掌握该课程非常重要。交换机和路由器等网络设备是搭建网络工程实验平台的前提和基础，由于资金的相对紧缺使得高等院校的实验室很难购买大量多套先进却昂贵的网络设备，虚拟仿真平台就是在这样的需求下提出来的。目前，应用网络模拟软件组建虚拟通信网络，进行各种虚拟设备的配置和测试实验，成为网络工程实验教学的主流方向[1-5]，因此开展虚拟网络的仿真教学实验很有必要。尤其在网络设备有限，科研经费不足情况下，虚拟仿真软件的应用将大大提高网络工程课程教学的科学研究水平。BosonNetSim是BOSON公司开发的一款模拟Cisco路由器、交换机组建虚拟网络的仿真软件，适合在各种操作系统运行的一个软件平台，提供了完整的动态网络系统设计、仿真和分析的可视化环境，其命令和最新的Cisco的IOS基本保持一致。BosonNetSim由两部分组成：设计网络拓扑图的BosonNetworkDesigner和作为网络实验模拟器的BosonNetSim。用户可以在BosonNetSim中放入各种型号的路由器或交换机，配置各种协议命令，观察实验结果，对运行的协议进行诊断等[6-8]。本文基于BosonNetSim提出交换路由综合技术的实验方案，并使用虚拟主机给出了实验结论的验证。2实验技术[9]网络工程实验技术主要包括二层交换和三层路由等，二层交换技术在交换机上实现，主要有VLAN的配置，三层路由技术在路由器上实现，主要有路由协议的配置。多个VLAN中一些VLAN需要和三层通信可以采用单臂路由协议来实现。2.1VLANVLAN(VirtualLocalAreaNetwork)即虚拟局域网，是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议。VLAN可以不考虑用户的物理位置，根据功能、应用等因素将用户从逻辑上划分为一个个功能相对独立的工作组。每个交换机端口只能被分配在一个VLAN上。同一个VLAN中的各端口将共享广播，而不在同一VLAN上的端口间不共享广播。这样一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，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。VLAN的划分有四类：基于端口划分，基于MAC地址划分，基于网络层划分和根据IP组播划分。较常使用的是基于端口划分的VLAN，这种方法根据以太网交换机的端口来划分。2.2路由信息协议RIPRIP是以跳数作为度量的距离向量协议，广泛用于因特网，是一种内部网关协议IGP,在自治系统AS内部执行路由功能。RIP规定，路由器每30s向外广播一个路由更新报文,接到广播的路由器将收到的信息添加到路由表中。每个路由器如此广播，最终网络上所有的路由器都会得知全部的路由信息。同时RIP规定从源到目的路径的最大跳数为15，跳数根据所经过的路由器个数来度量，也就是说网络中的路由器个数最多15个，如果超过15，则认为该目的网络不可达。所以RIP只适用于网络规模较小的环境。2.3单臂路由协议802.1Q通过交换机上配置多个VLAN可以减少主机通信广播域的范围,当一些VLAN中的主机需要和外部通信,但交换机不支持三层功能时,众所周知可以使用三层交换机实现和外部通信，但是大多数企业网络搭建初期购买的是二层交换机，如果购买三层交换机实现VLAN互通和外部通信,以前的二层设备将被丢弃，这样造成极大的浪费。如果仍然使用以前的二层设备解决上面提到的企业网络升级问题，可以采用一台支持单臂路由协议802.1Q的路由器实现外部的访问。这需要在以太口上建立子接口,分配IP地址作为该VLAN的网关,同时启动802.1Q。3仿真分析利用BosonNetSim模拟设计小型网路的实验中，应用了VLAN和动态路由协议RIP，为了说明交换路由综合实验的配置和仿真通信，对主要的部分进行详细分析，包括路由器端口设置及终端IP地址设置，VLAN的配置，路由协议的配置以及结果测试等，简单的部分不做阐述，读者可查阅资料学习。3.1实验拓扑图网络模拟拓扑图如图1所示。图1实验拓扑图3.2网关、端口及终端IP地址分配VLAN的网关和路由器端口设置及终端IP地址分配表如表1。表1VLAN的网关和路由器端口设置及终端IP地址分配表VLAN默认网关端口IP地址备注Switch1:VLAN2192.168.20.1router1:S0/012.0.0.1Switch1:VLAN3192.168.30.1router2:S0/012.0.0.2①router1、router2、router3Switch2:VLAN1202.10.20.1router2:S1/023.0.0.1为Cisco2620型路由器router3:S0/023.0.0.2②switch1和switch2router3:F0/0202.10.20.1为Cisco2950型交换机终端IP地址终端IP地址③router2的S0/0和S1/0pc1192.168.20.2pc2192.168.30.2为DCEpc3202.10.20.23.3命令配置及解析对5个网络设备上的操作分别给出分析，为严谨起见，所有配置命令全部采用命令的完整格式。以Router1为例给出命令详细解析，其他路由器略。3.3.1Router1的配置命令Router(config)#hostnameR1!配置路由器名称为R1R1(config)#interfaces0/0!进入串行接口S0/0R1(config-if)#noshutdown!激活接口S0/0R1(config-if)#ipaddress12.0.0.1255.0.0.0!配置S0/0的IP地址R1(config-if)#exit!退出接口R1(config)#interfaceF0/0!进入快速以太口F0/0R1(config-if)#noshutdown!激活接口F0/0R1(config-if)#exit!退出接口R1(config)#interfaceF0/0.2!进入子接口F0/0.2R1(config-subif)#encapsulationdot1q2!启用802.1QR1(config-subif)#ipaddress192.168.20.1255.255.255.0！配置子接口的IP地址R1(config-subif)#noshutdown！激活子接口R1(config-subif)#exit！退出子接口R1(config)#routerrip!启用路由协议RIPR1(config-router)#version2！版本号为2R1(config-router)#noauto-summary！关闭自动汇总R1(config-router)#network12.0.0.0！宣告直连的网段12.0.0.0R1(config-router)#network192.168.20.0！宣告直连的网段192.168.20.0R1(config-router)#exit！退出3.3.2Router2的配置命令Router(config)#hostnameR2R2(config)#interfaces0/0R2(config-if)#noshutdownR2(config-if)#clockrate64000R2(config-if)#ipaddress12.0.0.2255.0.0.0R2(config-if)#exitR2(config)#interfaces1/0R2(config-if)#noshutdownR2(config-if)#clockrate64000R2(config-if)#ipaddress23.0.0.1255.0.0.0R2(config-if)#exitR2(config)#routerripR2(config-router)#version2R2(config-router)#noauto-summaryR2(config-router)#network12.0.0.0R2(config-router)#network23.0.0.0R2(config-router)#exit3.3.3Router3的配置命令Router(config)#hostnameR3R3(config)#interfaces0/0R3(config-if)#noshutdownR3(config-if)#ipaddress23.0.0.2255.0.0.0R3(config-if)#exitR3(config)#interfaceF0/0R3(config-if)#noshutdownR3(config-if)#ipaddress202.10.20.1255.255.255.0R3(config-if)#exitR3(config)#routerripR3(config-router)#version2R3(config-router)#noauto-summaryR3(config-router)#network23.0.0.0R3(config-router)#network202.10.20.0R3(config-router)#exit3.3.4Switch1的配置命令Switch(config)#hostnameSW1SW1(config)#interfaceF0/1SW1(config-if)#switchportmodetrunkSW1(config-if)#switchporttrunkencapsulationdot1qSW1(config-if)#exitSW1(config)#interfaceF0/2SW1(config-if)#switchportaccessvlan2SW1(config-if)#exitSW1(config)#interfaceF0/3SW1(config-if)#switchportac