基于Packet tracer 的路由器基本配置仿真實驗的設(shè)計與實現(xiàn)

◆彭如飛

（川北醫(yī)學(xué)院 四川 637000）

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相關(guān)知識，為了較好理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作原理，學(xué)校應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的實驗讓學(xué)生加深理解。由于交換機、路由器、防火墻等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備較為昂貴，組建網(wǎng)絡(luò)對實踐場地要求較高，真實場景網(wǎng)絡(luò)中偶然因素較多容易造成實驗失敗，并且真實網(wǎng)絡(luò)場景中不易把握實驗全局、理解其工作原理等原因，致使交換機基本配置、路由器基本配置等實驗不宜在真實環(huán)境中進行，而更適合在虛擬仿真軟件中進行。實踐證明Packet Tracer 思科模擬器是進行網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實驗的最佳選擇，因此本文基于Packet Tracer 思科模擬器對路由器基本配置進行了實驗設(shè)計，讓學(xué)生在掌握路由器的基本配置命令的同時，又能充分理解路由器的工作原理。

1 Packet Tracer 思科模擬器

Packet Tracer 是由Cisco 公司發(fā)布的一款具有強大功能的交互式網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真工具，主要用于網(wǎng)絡(luò)的輔助學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)者可利用Packet Tracer 進行網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計、模擬網(wǎng)絡(luò)排除故障、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置等一系列實踐操作[1]，這表明其具有良好的操作性；彌補了真實實驗條件的不足，大幅度降低了實驗室建設(shè)和設(shè)備維護的成本；能夠查看數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)倪^程。Packet Tracer 眾多的優(yōu)點，使得其在教學(xué)和工程實踐中得到廣泛應(yīng)用。

2 路由器介紹

2.1 路由器工作原理

路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，是網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，其主要功能是組建大型網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)互通。路由器的主要工作包括生成和動態(tài)維護路由表、查找路由表以確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的最佳路由和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)三個方面。

（1）生成和動態(tài)維護路由表

路由器中具有存儲路由信息的表格，稱之為路由表，其記錄了路由器到所有目的網(wǎng)絡(luò)的路由信息，也就是路由器各網(wǎng)絡(luò)接口的IP 與所有目的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號的對應(yīng)信息。隨著新的網(wǎng)絡(luò)連接的產(chǎn)生，路由表能夠自動進行更新，并且網(wǎng)絡(luò)管理人員還能對路由器中路由表的信息進行手動添加、刪除等操作，從而對路由表進行維護。

（2）最佳路由選擇

當(dāng)目的一個網(wǎng)絡(luò)在路由表中具有多條路徑可以選擇時，默認(rèn)情況下路由器會自動選擇子網(wǎng)掩碼最長的網(wǎng)絡(luò)地址的設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，以實現(xiàn)最佳路由[2]。

（3）數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)

路由器在進行轉(zhuǎn)發(fā)時，采用的是就近轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳設(shè)備的基本思想，當(dāng)數(shù)據(jù)包通過路由器時，路由器選擇到達目的網(wǎng)絡(luò)眾多設(shè)備中的第一個設(shè)備作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的目的地[3]。

2.2 路由器常用配置命令及模式切換

路由器常用的命令包括：

（1）一些常用的狀態(tài)查詢命令（在特權(quán)模式下輸入命令）

show version 查看IOS 版本號，已啟動時間，router 有什么端口等；

show running-config 查看路由器當(dāng)前的配置信息；

show startup-config 查看NVRAM 中的路由器配置信息；

show interface 查看路由器上的各個端口的狀態(tài)信息；

show ip route 查看路由器的路由配置情況。

（2）配置路由器的命令

ip address 配置路由器IP 配置；

clock rate XX 配置時鐘；

bandwidth XX 設(shè)置接口帶寬，可選配置；

hostname name 更改路由器名；

enable secret password 修改路由器密碼；

enable password password 修改路由器密碼。

（3）使用ping 命令

ping 檢查連通性；

ping 檢查連通性。

路由器常用模式切換：

Router>（普通）用戶EXEC 模式

Router# 特權(quán)用戶EXEC 模式

Router（config）# 全局配置模式

Router（config-if）# 接口配置模式

圖1 常用模式切換命令

3 路由器基本配置仿真實驗的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 實驗?zāi)繕?biāo)與網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

本實驗主要的學(xué)習(xí)目標(biāo)包括：了解無線路由器和AP 的區(qū)別與基本配置，掌握思科路由器的基本配置[4]。為達到實驗?zāi)繕?biāo)，在Packet Tracer 中搭建網(wǎng)絡(luò)拓撲如下：

圖2 路由器基本配置實驗網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

3.2 實驗需求

為了讓學(xué)生更好理解路由器工作原理，達到實驗?zāi)繕?biāo)，設(shè)計實驗需求如下：

1）局域網(wǎng)內(nèi)設(shè)置1 臺路由器，連接1 臺Web Server，1 個無線路由器，一個AP，在AP 與無線路由器下通過無線功能各連接2 臺臺式電腦。

2）對路由器的名稱和密碼進行設(shè)置，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求劃分網(wǎng)段，并配置路由器IP 和網(wǎng)關(guān)，查看路由器的運行配置信息并完成保存。

3）配置服務(wù)器、電腦的IP 和網(wǎng)關(guān)。

4）更改無線AP 和無線路由器的SSID，并配置無線AP 和無線路由器采用WPA2-PSK 認(rèn)證。

5）Web 服務(wù)器上面運行著Web 服務(wù)，PC0/PC1 通過無線和AP進行連接，PC2/PC3 通過無線和無線路由器進行連接。

6）通過Web 瀏覽器，更改無線路由器的登錄密碼，設(shè)置無線路由器的靜態(tài)撥號。

7）開啟無線路由器DHCP，并配置PC2，PC3 使用DHCP 動態(tài)獲取IP。

8）訪問Web 服務(wù)器。

3.3 實驗具體步驟

3.3.1 根據(jù)需求劃分網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

（1）根據(jù)實驗需求選擇設(shè)備：Cisco 2911 路由器、WRT300N 無線路由器、AccessPoint-PT AP、Web 服務(wù)器和4 臺臺式電腦。

（2）給4 臺PC 添加無線網(wǎng)卡（Packet Tracer 中臺式電腦默認(rèn)情況下沒有安裝無線網(wǎng)卡）。

1）在physical 界面點擊PC 電源開關(guān)，將PC 關(guān)機。

2）在physical 界面用鼠標(biāo)左鍵點擊右側(cè)圖形PC 下部的以太網(wǎng)卡并按住鼠標(biāo)左鍵將其拖到左側(cè)網(wǎng)卡目錄區(qū)，將原有以太網(wǎng)卡刪除掉。

3）在physical 界面再將左側(cè)無線網(wǎng)卡（WMP300N）選中，以同樣的方式按住鼠標(biāo)左鍵將其拖到剛才刪掉以太網(wǎng)卡的位置。

4）在physical 界面再點擊PC 電源開關(guān)，將PC 開機。

（3）將無線路由器，AP 以及服務(wù)器分別和2911 路由器進行連接（此時路由器接口上的所有指示燈都是紅色的，因為路由器的接口默認(rèn)是關(guān)閉的）。

3.3.2 對路由器進行基本配置

（1）修改路由器名稱和配置設(shè)置密碼

Router>enable

Router#config terminal

Router（config）#hostname xg2018

xg2018（config）#enable password 123456

（2）無線路由器與2911 路由器Gig0/0 相連，網(wǎng)段設(shè)置為192.168.1.0/24，AP 與 2911 路由器 Gig0/1 相連，網(wǎng)段設(shè)置為192.168.2.0/24，服務(wù)器與2911 路由器Gig0/2 相連，網(wǎng)段設(shè)置為192.168.3.0/24，無線路由器內(nèi)部局域網(wǎng)為192.168.0.0/24 網(wǎng)段，根據(jù)網(wǎng)段劃分為路由器接口配置IP 地址。

Gig0/0：

xg2018>enable

xg2018#configure terminal

xg2018（config）#interface GigabitEthernet 0/0

xg2018（config-if）#no shutdown

xg2018（config-if）#ip address 192.168.1.254 255.255.255.0

Gig0/1：

xg2018>enable

xg2018#configure terminal

xg2018（config）#interface GigabitEthernet 0/1

xg2018（config-if）#no shutdown

xg2018（config-if）#ip address 192.168.2.254 255.255.255.0

Gig0/2：

xg2018>enable

xg2018#configure terminal

xg2018（config）#interface GigabitEthernet 0/2

xg2018（config-if）#no shutdown

xg2018（config-if）#ip address 192.168.3.254 255.255.255.0

（3）特權(quán)模式下查看配置的IP 地址以及保存配置：

xg2018>enable

xg2018#show running-config

xg2018#write

3.3.3 配置服務(wù)器、電腦的IP 和網(wǎng)關(guān)

（1）配置服務(wù)器的IP 和網(wǎng)關(guān)。

（2）為PC0 和PC1 分配IP 和網(wǎng)關(guān)（低端AP 不支持DHCP）。

3.3.4 更改無線AP 和無線路由器的SSID，并采用WPA2-PSK 認(rèn)證方式

（1）點擊AP，進入Config 配置界面，在INTERFACE 下Port 1端口界面下修改AP 的SSID、密碼以及設(shè)置采用WPA2-PSK 認(rèn)證方式。

（2）修改無線路由器的SSID、密碼以及設(shè)置采用WPA2-PSK認(rèn)證方式。

1）在PC2上通過瀏覽器登錄無線路由器，輸入默認(rèn)賬戶（admin）和密碼（admin）（注意通過ip 地址用Web 進入路由器配置界面前提是該電腦與無線路由器已經(jīng)連接，如果沒有連接使用下面5 步驟的方法進行連接）。

2）進入wireless->setting，設(shè)置ssid，然后保存。

3）進入wireless->security，設(shè)置密碼和WPA2-PSK 認(rèn)證方式，然后保存。

3.3.5 PC0/PC1 通過無線連接到AP，PC2/PC3 通過無線連接到無線路由器

以PC0 為例：

選 擇 Desktop->PC Wireless，選 擇“connect”/refresh，選 擇wireless_ap，點擊connect，然后輸入密碼。

3.3.6 在PC2 上面，打開瀏覽器輸入192.168.0.1，然后輸入賬戶和密碼登錄無線路由器配置界面進行配置

（1）給路由器配置靜態(tài)IP。

（2）然后點擊administration，更改路由器登錄密碼。

（3）配置無線路由器DHCP（默認(rèn)已開啟），可更改DHCP 服務(wù)器IP 池的起始IP 和數(shù)量，設(shè)置完成后點擊保存，此后PC2/PC3重新通過DHCP 獲取新的IP 地址。

3.4 結(jié)果驗證

驗證方式：使用PC0/PC1/PC2/PC3 分別通過瀏覽器，輸入地址192.168.3.1 訪問Web 服務(wù)器；PC0/PC1 和PC2/PC3 進行互ping；PC0/PC1 之間互ping，PC2/PC3 之間互ping。

實驗成功，驗證結(jié)果：PC0/PC1/PC2/PC3 通過瀏覽器都能成功訪問Web 服務(wù)器，PC0/PC1 和PC2/PC3 進行互ping 不能ping 通，而PC0/PC1 之間互ping 和PC2/PC3 之間互ping 是能夠ping 通。

4 結(jié)語

本文中路由器的基本配置實驗在Packet Tracer 中進行，除了設(shè)計對企業(yè)級路由器的基本配置外，還設(shè)計了對無線路由器和無線AP 的基本配置[5]，通過實驗，學(xué)生能夠把握整個實驗的全貌，深刻理解路由器的功能與工作原理，并且降低了實驗成本，提高了實驗效率。