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🔥 系列专栏：Cisco Packet Tracer实验

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实验目的

1 验证集线器与交换机的区别

2 验证交换机的自学习算法

3 进一步理解交换机的工作原理

实验环境

Cisco Packet Tracer模拟器

实验内容

集线器与交换机的区别

（1）第一步：构建网络拓扑：在逻辑工作空间上，分别拖动两台集线器与两台交换机，集线器、交换机各自连接三台主机，如图所示。如果交换机连接线的两个指示灯不是绿色，可以鼠标在实时模式与仿真模式之间多次切换，直至两个指示灯都呈现为绿色。

（2）第二步：设置设备IP地址：鼠标左键单击设置的设备，选择桌面，选择IP设置，分别将两台集线器、交换机对应的六台主机IP地址设置为”192.168.0.1”、”192.168.0.2”、”192.168.0.3”、”192.168.0.4”、”192.168.0.5”、”192.168.0.6”。如图**2*所示

（3）第三步：在实时模式下，使主机互相发送分组，以便使各主机的ARP缓存表中存储同一网络中其他主机的信息。如图所示。

之后删除刚才的发送分组过程，如图所示

（4）第四步：在事件列表过滤器中，只保留ICMP协议，如图所示

（5）第五步：在集线器网络中发送分组。鼠标切换到仿真模式，使主机1向主机2发送分组，观察到分组首先被发送到集线器中，接着集线器将分组广播到所有主机中，如图所示。

主机3发现分组的目的MAC地址不是自己，丢弃分组，主机2发现分组的目的MAC地址是自己，于是接收分组，并向主机1发送确认分组，如图所示。

（6）第六步：在仿真面板中点击“捕获**/前进”按钮。确认分组首先被发送到集线器中，接着集线器会将其广播到所有主机中，如图所示。主机3发现确认分组的目的MAC地址不是自己，于是丢弃该分组，主机1发现确认分组的目的MAC**地址是主机，于是接收该分组。

（7）第七步：在交换机网络中发送分组。使交换机网络中的主机1向主机2发送一个ICMP询问分组，观察到该分组首先被发送到交换机中，交换机再把分组明确的转发到主机2中，如图9所示。

主机2发现该分组的目的MAC地址是自己，于是接收该分组，并向主机1发送确认分组，如图10所示。

（8）第八步：在仿真面板中点击“捕获**/前进”按钮。确认分组首先被发送到交换机中，接着交换机将其准确的发送给主机1，如图所示。主机1发现该分组是一个确认分组，且分组的目的MAC**地址是自己，于是接收该分组并不进行回复。我们可以看出，集线器对分组有过滤功能，会将其精确的发送给目的主机，但是集线器会将其广播出去。

（9）第九步：将分别将两个集线器网络、两个交换机网络互联起来，如图所示。构成了一个更大的集线器网络、交换机网络

（10）第十步：在更大的集线器网络中发送分组。鼠标使主机1向主机2发送ICMP询问分组，观察到该分组首先被发送到第一个集线器，接着集线器1将其广播出去，如图所示。

主机3收到该分组后丢弃，主机2收到该分组后接收，并准备向主机1发送一个确认分组。在仿真面板中点击“捕获**/前进”按钮，交换机2将ICMP询问请求广播出去，主机4、5、6发现该分组的目的MAC**地址不是自己，于是丢弃该分组，此时主机1发送的确认分组首先到达集线器1，如图所示。

（11）第十一步：集线器1将确认分组广播，主机3丢弃该分组，主机1发现该分组为确认分组且目的MAC地址是自己，于是接收分组且不再回答，如图所示。

接着，集线器2会将该分组广播出去，如图所示。主机4、5、6发现分组的目的MAC地址不是自己，于是丢弃该分组。

（12）第十二步：是交换机网络中主机1向主机2发送ICMP请求分组，该请求首选发送到交换机中，接着交换机将其精准的发往主机2，如图所示。

主机2发现该分组的目的MAC地址是自己，于是接收该分组并向主机1发送确认分组，确认分组首先被发送到交换机中，接着交换机精确的将其发往主机1，如图所示。主机1接收该分组并不再回应。

（13）第十三步：集线器网络同时发送多个分组。分别使主机1向主机2发送ICMP询问分组、使主机3向主机4方ICMP询问分组。这些分组首先被发送到集线器1、2。接着，集线器1、2将分组广播，主机3、6发现分组的目MAC地址不是自己，于是丢弃分组，主机2、4接收分组，集线器1与集线器2互相广播过程中信号发生碰撞而出错，如图所示。

接着，集线器1、2将出错信息广播，此时主机2、4发送的确认分组与错误信息碰撞，此时所有的主机、集线器都受到错误信息，如图所示。

（14）第十四步：交换机网络同时发送多个分组。分别使交换机网络中的主机1、主机4向主机2、主机4发送ICMP询问分组，分组首先被发送到交换机1、2。如图所示。

接着被交换机准确发送到主机2、主机4。主机2、4发现这是一个ICMP询问分组，其目的MAC地址是自己，于是接收分组后并向主机1、3发送确认分组。确认分组首先被发送到交换机上，交换机精准的将其发送给主机1、3，如图所示。主机1、3接收并不再回复。

（15）第十五步：在交换机网络上广播帧。鼠标选择“复杂PDU”，如图23所示。所有的主机都会收到广播帧。

在目的IP地址填广播地址（255.255.255.255），如图24所示。

该广播帧首先会被发送到交换机，接着交换机将它们广播，如图25所示。

（16）第十六步：构建网络拓扑，将集线器用一个交换机连接，如图所示。接着，使主机互相发送分组，使交换机的ARP表存储各主机信息。

（17）第十七步：使主机1向主机2发送ICMP询问分组，分组首先被发送到集线器，接着集线器对其进行广播，交换机收到分组后发现目的MAC地址不在右边的集线器网络，故不会发送，起到隔离碰撞域的作用。如图所示。

主机2收到分组并向主机1发送确认分组，确认分组首先被发送到集线器中，接着集线器进行广播，与第一步类似，如图所示。主机1收到分组并不再回复。

交换机的自学习算法

（1）第一步：构建网络拓扑。在逻辑工作空间上，拖动三个终端设备和一个集线器，用连接线把设备连接起来。如图所示。

（2）第二步：设置IP地址。鼠标左键单击要设置的设备，选择桌面，选择IP设置，如图所示

（3）第三步：设置IP地址注释。为了方便后续实验的观察，为每一台主机都标住上它们的IP地址。鼠标选择”注释”，如图所示。接着在每台主机的上方都写上它们的注释，如图所示。

（4）第四步：设置主机的MAC地址注释。鼠标切换到选择模式，左键选中主机，选择配置，选择”FastEthernet”，就可以看到主机的MAC地址，如图所示。使用注释将MAC地址标记在主机旁边，如图所示。

（5）第五步：在事件列表过滤器中，只保留ARP协议和ICMP协议，如图所示

（6）第六步：为了方便实验观察，还需要显示各主机、交换机的端口号。在菜单中选择选项，选择参数选择，勾选”在逻辑工作空间中显示端口标签”，如图所示。

（7）第七步：查看交换机的ARP缓存表，如图所示。此时交换机的ARP缓存表是空的。

（8）第八步：使主机1向主机2发送简单PDU，此时主机1不知道主机2的IP地址，需要事先发送一个ARP请求帧，如图所示。

（9）第九步：ARP请求帧首先被发送到交换机中，接着交换机会查询它主机的ARP缓存表，查看目的IP是否在其中。显示此时目的主机IP不在交换机的ARP缓存中，因此交换机会进行广播发送，如图所示。

此时该请求帧为一个广播帧，如图所示。

（10）第十步：主机2、3的网卡接收该广播帧，交付给上层的ARP进程解析，主机3的ARP进程发现目的地址不是自己，于是丢弃PDU，而主机2的ARP进程发下目的地址是自己，于是接收该帧。ARP进程并将自己的IP地址、MAC地址封装在ARP单波响应中向主机1发送。

（11）第十一步：响应帧首先到达交换机，如图所示。

交换机读取到主机2的IP地址、MAC地址并存储在自己的ARP缓存表中，此时交换机ARP缓存表中包含主机1、2的IP地址、MAC地址，如图所示。

（12）第十二步：交换机收到响应帧，在自己的缓存表中寻找目的MAC地址，发现有，于是按照对应的端口号将响应帧从端口0发送给主机1，如图所示。

（13）第十三步：主机1得到主机2的IP地址、MAC地址，于是主机1将ICMP询问分组发送给主机2。分组首先被发送到交换机中，交换机查找目的MAC地址，发现表中有，于是从对应的端口3中发送给主机2，如图所示。主机2收到分组，并发送响应分组给主机1。该分组发送步骤与上类似。

（14）第十四步：按照之前的步骤构建如图所示的网络拓扑，

使主机相互发送分组，以便使交换机存储各主机的有关信息。此时交换机内部应该存储有主机4、5的信息，如图所示。

（15）第十五步：使主机4向主机5发送一个PDU，PDU首先被发送到集线器中，接着被广播，但是交换机会丢弃该包，如图所示。原因在于交换机查找到该PDU的目的地址对应的端口号为4，而该PDU又恰好是从端口4发送过来的，于是交换机知道不必继续转发该PDU。

（16）第十六步：删除刚才的发送事件，如图所示。

点击交换机，选择”命令行界面”，按回车，如图所示。

输入命令”enable”进入特权模式。输命令”show mac-a”查看所有的MAC地址，结果如图所示。

输入命令”clear mac-a”以清楚所有的MAC地址，并再次输入”show mac-a”，结果如图所示。

（17）第十七步：此时交换机内部所有的MAC地址信息已经清楚。再次使主机4向主机5发送PDU，PDU首先会到达集线器，接着集线器会将其广播出去，如图所示。

交换机随后也会将其广播，如图所示。原因在于交换机不知道目的MAC的地址，只能广播，此现象又称为泛洪。

实验体会

1 交换机能够过来信息，不必再像集线器一样将信息全部广播，能节省大量的网络资源。

2 交换机的自学习算法使得在部署交换机时十分方便，不需要对参数进行大量的设置。

总结

无边的丝线，网罗天地间， 信息律动，编织着未来的领域。

电子雄心，携手共舞， 万象交融，数码之花灿烂。

时空交错，虚实相连， 网络之舞，激荡心弦。

无言的交流，电波悠扬， 互联的奇迹，在指尖绽放。

计算的魔力，解锁智慧之门， 网络如诗，奏响科技的赞歌。

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