简介这份华北电力大学计算机网络综合实验报告及主要代码面向计算机相关专业学生及网络初学者帮助读者系统掌握网络设备配置与协议分析的核心技能。资源包内含1个doc文档约21.91MB完整记录了从交换机、路由器基本配置到OSPF、RIP v2、静态路由、VLAN划分与单臂路由、三层交换机VLAN间路由再到静态NAT、NAT地址复用、动态NAT及ACL安全配置的全过程。报告还包含互联网综合设计部分涉及不少于三个区域的OSPF路由设计、DHCP分配、数据帧捕获与TCP/IP协议分析并附有网络拓扑图、设计思路与问题解决方案。目前已有155人学习下载适合作为课程设计参考、实验排错指南与期末复习资料帮助读者在动手实践中理解抽象网络原理提升组网与协议分析能力。1. 一份能直接跑的计网综合实验从 VLAN 到 OSPF 再到 NAT 的完整落地很多人学计算机网络课本上的 OSI 七层、TCP 三次握手背得滚瓜烂熟一到真机配置就懵了——VLAN 怎么划、单臂路由的子接口怎么起、OSPF 的 area0 为什么必须是主干、NAT 地址池配错了会怎样这些在考卷上永远不会翻车的地方恰恰是实验台上最容易卡住的地方。这份华北电力大学计算机网络综合实验报告加主要代码覆盖的正是从设备认知到协议分析的完整链路VLAN 划分与单臂路由、OSPF 多区域配置、NAPT 地址转换、Wireshark 抓包分析 TCP 握手挥手五个实验日的内容全在里面。适合正在上计网实验课、需要交报告或者想拿真机练手的同学也适合已经工作但想回头补网络基础的开发者——毕竟配过一遍 OSPF 和 NAT再看云上 VPC 和 NAT 网关理解会完全不一样。2. 实验拓扑与地址规划先把这张图看懂再动手2.1 设备组成与拓扑结构这套实验环境提供了四台主机、四台路由器、两台二层交换机和一台三层交换机。拓扑的逻辑分层很清晰左边是接入层中间是路由核心右边是外网模拟区。四台主机中PC121 和 PC122 分别属于不同 VLANPC123 和 PC124 则承担服务器和测试终端的角色。路由器 RSR20-12-3 是整张图的关键节点——它既要做单臂路由实现 VLAN 间通信又要做 NAT 转换让内网访问外部相当于一个边界路由器。RSR20-12-1 和 RSR20-12-2 构成 area0 主干区域RSR20-12-4 则连接右侧的 area2。地址规划上内网用了 192.168.3.0/24 和 192.168.4.0/24 两个网段给 VLAN路由器互联用了 192.168.7.0/24、192.168.8.0/24 和 192.168.10.0/24。这种规划方式在真实项目里也很常见——内网用私有地址互联段单独规划NAT 出口单独一个地址池。2.2 主机与接口地址对照把地址表整理出来配置的时候对着抄就行设备接口IP 地址说明PC121网卡192.168.4.2/24网关 192.168.4.1VLAN20PC122网卡192.168.3.2/24网关 192.168.3.1VLAN10PC123网卡192.168.5.2/24网关 192.168.5.1服务器PC124网卡192.168.3.3/24网关 192.168.3.1VLAN10RSR20-12-1ge0/0192.168.8.1/24连接 RSR20-12-4RSR20-12-1ge0/1192.168.7.2/24连接 RSR20-12-2RSR20-12-2ge0/0192.168.7.1/24连接 RSR20-12-1RSR20-12-2ge0/1192.168.10.1/24连接 RSR20-12-3RSR20-12-3ge0/0.1192.168.3.1/24子接口VLAN10 网关RSR20-12-3ge0/0.2192.168.4.1/24子接口VLAN20 网关RSR20-12-3ge0/1192.168.10.2/24连接 RSR20-12-2RSR20-12-4ge0/0192.168.5.1/24连接 PC123RSR20-12-4ge0/1192.168.8.2/24连接 RSR20-12-1这张表建议打印出来贴在显示器边上。我见过太多人配到一半发现网关写错了然后从头 ping 一遍浪费半小时。2.3 区域划分逻辑OSPF 划分了三个区域area0 是主干区域包含四台路由器之间的互联链路area1 在 RSR20-12-3 左侧覆盖 VLAN10 和 VLAN20 两个网段area2 在 RSR20-12-4 右侧覆盖 PC123 所在的 192.168.5.0/24。这里有个血泪经验area0 必须是连续的主干区域所有非主干区域都要直接或间接连到 area0。原文里提到第一次把 area1 放在中间导致路由信息不全就是因为违反了这条规则。OSPF 的设计逻辑是区域间路由必须经过 area0 中转不是随便画的。3. VLAN 划分与单臂路由从二层隔离到三层互通3.1 二层交换机的 VLAN 配置VLAN 划分的核心思路很简单同一 VLAN 内的主机可以二层互通不同 VLAN 必须经过三层设备。实验里把 PC122 和 PC124 划到 VLAN10PC121 划到 VLAN20。在 S2628-12-2 上的配置# 创建 VLAN 并命名 vlan 10 name work1 vlan 20 name work2 # 把 fa0/1 划入 VLAN10 interface fa0/1 switchport mode access switchport access vlan 10在 S2628-12-1 上vlan 10 name work1 vlan 20 name work2 # fa0/2 给 VLAN20fa0/3 给 VLAN10 interface fa0/2 switchport mode access switchport access vlan 20 interface fa0/3 switchport mode access switchport access vlan 10switchport mode access表示这个端口是接入模式只能属于一个 VLAN。switchport access vlan 10就是把它塞进 VLAN10。这两条命令的顺序不能反先设模式再设 VLAN否则有些设备会报错。3.2 Trunk 中继配置两台交换机之间需要传多个 VLAN 的流量所以互联端口必须配成 Trunk# S2628-12-2 的 fa0/2 和 fa0/13 interface fa0/2 switchport mode trunk interface fa0/13 switchport mode trunk # S2628-12-1 的 fa0/1 interface fa0/1 switchport mode trunkTrunk 端口默认会放行所有 VLAN除非配了 allowed vlan 列表。这里没做限制所以 VLAN10 和 VLAN20 的流量都能通过。真实项目里一般会显式指定switchport trunk allowed vlan 10,20避免不必要的广播泛洪。3.3 单臂路由实现 VLAN 间通信VLAN 间通信靠路由器 RSR20-12-3 的子接口实现。所谓单臂路由就是路由器只用一个物理接口通过子接口承载多个 VLAN 的网关interface gi0/0 no shutdown # 子接口对应 VLAN10 interface gi0/0.1 encapsulation dot1q 10 ip address 192.168.3.1 255.255.255.0 # 子接口对应 VLAN20 interface gi0/0.2 encapsulation dot1q 20 ip address 192.168.4.1 255.255.255.0encapsulation dot1q 10是关键——它告诉路由器这个子接口处理带 VLAN10 标签的帧。当 PC122VLAN10ping PC121VLAN20时数据帧先到交换机打上 VLAN10 标签通过 Trunk 送到路由器 gi0/0 物理接口路由器根据标签交给 gi0/0.1 子接口处理查路由表发现目标在 192.168.4.0/24从 gi0/0.2 发出去打上 VLAN20 标签最终到达 PC121。配完之后在 PC122 上ping 192.168.4.2通了就说明单臂路由生效。不通的话先检查子接口的encapsulation dot1q后面的 VLAN ID 和交换机上的是否一致这是最常见的翻车点。4. OSPF 多区域配置让四台路由器互相认识4.1 OSPF 区域设计原则OSPF 的区域划分不是随便画的。area0 是骨干区域所有其他区域必须直接或间接连接到 area0。实验里四台路由器之间的互联链路全部划入 area0RSR20-12-3 左侧的 VLAN 网段划入 area1RSR20-12-4 右侧的 192.168.5.0/24 划入 area2。原文里踩过一个坑第一次把 area1 放在中间结果路由器上查不到完整路由。原因就是 area0 不连续了。OSPF 的区域间路由必须经过 area0 中转如果 area0 被切断区域间路由就学不到。4.2 各路由器 OSPF 配置在 RSR20-12-2 上router ospf 10 network 192.168.3.0 0.0.0.255 area 1 network 192.168.4.0 0.0.0.255 area 1 network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 0在 RSR20-12-3 上router ospf 10 network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 0 network 192.168.7.0 0.0.0.255 area 0在 RSR20-12-1 上router ospf 10 network 192.168.7.0 0.0.0.255 area 0 network 192.168.8.0 0.0.0.255 area 0在 RSR20-12-4 上router ospf 10 network 192.168.8.0 0.0.0.255 area 0 network 192.168.5.0 0.0.0.255 area 2router ospf 10里的 10 是进程号只在本路由器有效不同路由器可以用不同进程号。network命令后面跟的是网段和反掩码0.0.0.255 对应 /24 掩码。area 号必须和拓扑设计一致。4.3 验证 OSPF 邻居与路由表配完之后用这几条命令验证# 查看 OSPF 邻居状态 show ip ospf neighbor # 查看路由表 show ip route # 查看 OSPF 链路状态数据库 show ip ospf database邻居状态应该是 FULL表示邻接关系建立完成。路由表里应该能看到所有六个网段的路由条目。如果邻居卡在 EXSTART 或者 INIT 状态通常是 MTU 不匹配或者 area 号配错了。原文提到通过改变 cost 值观察路由变化这是验证 OSPF 选路的好方法。在接口下用ip ospf cost 100把某条链路的开销调大再看路由表流量就会走另一条路径。真实网络里调 cost 做流量工程也是常规操作。5. NAT 综合实验内网访问外网的最后一公里5.1 NAT 地址池与 ACL 定义NAT 的核心逻辑是内网主机出外网时把私有源 IP 替换成公网 IP。实验里在 RSR20-12-3 上配置 NAPT地址复用让多台主机共用一个公网地址# 定义地址池只有一个公网 IP ip nat pool abc 192.168.10.5 192.168.10.5 netmask 255.255.255.0 # 定义哪些内网地址需要转换 access-list 10 permit 192.168.0.0 0.0.255.255 # 绑定 ACL 和地址池overload 表示复用 ip nat inside source list 10 pool abc overloadoverload关键字就是 NAPT 的核心——它让多个内网 IP 映射到同一个公网 IP 的不同端口上。没有 overload 就是一对一 NAT地址池里有多少 IP 才能带多少主机。5.2 inside 和 outside 接口标记NAT 必须明确哪个接口是内网侧哪个是外网侧interface gi0/1 ip nat outside interface gi0/0.1 ip nat inside interface gi0/0.2 ip nat insideip nat inside和ip nat outside是成对出现的。路由器只会在 inside 接口收到包时做源地址转换在 outside 接口收到包时做目的地址转换。如果标反了NAT 表里根本不会生成转换条目。5.3 验证 NAT 转换从 PC121 ping 外部路由器接口 192.168.8.2然后在 RSR20-12-3 上执行show ip nat translations应该能看到类似这样的输出Pro Inside global Inside local Outside local Outside global icmp 192.168.10.5:1 192.168.4.2:1 192.168.8.2:1 192.168.8.2:1Inside local 是内网主机的真实地址Inside global 是转换后的公网地址。看到这条记录说明 NAPT 配置成功。原文里提到地址池 IP 配错导致失败——地址池里的 IP 必须是路由器某个接口所在网段的地址不能随便写。比如这里用 192.168.10.5是因为 RSR20-12-3 的 gi0/1 接口在 192.168.10.0/24 网段。如果写个 10.0.0.5路由器根本不知道从哪个接口发出去。6. 抓包分析与避坑指南那些实验台上才会遇到的事6.1 Wireshark 抓 TCP 三次握手与四次挥手在 PC123 上部署 Web 服务PC121 用浏览器访问 192.168.5.2同时在 PC121 上开 Wireshark 抓包。过滤tcp.port 80能看到完整的 TCP 连接建立和释放过程。三次握手对应三个包SYN、SYN-ACK、ACK。Wireshark 里看 Info 列分别是[SYN]、[SYN, ACK]、[ACK]。展开 TCP 头部重点看 Sequence Number 和 Acknowledgment Number 的变化——SYN 包消耗一个序列号所以第二个包的 Ack 是第一个包的 Seq1。四次挥手对应四个包FIN-ACK、ACK、FIN-ACK、ACK。为什么是四次而不是三次因为 TCP 是全双工的每个方向都要单独关闭。主动关闭方发 FIN被动方先回 ACK等数据发完了再发自己的 FIN主动方再回 ACK。数据链路层帧格式分析重点看 Ethernet II 头部目的 MAC、源 MAC、类型字段0x0800 表示 IPv4。IPv4 首部重点看版本号、首部长度、TTL、协议字段6 表示 TCP。TCP 首部重点看源端口、目的端口、序列号、确认号、标志位。6.2 常见问题排查现象一PC 之间 ping 不通但 IP 和掩码都配了。原因没配默认网关。同一 VLAN 内通信不需要网关但跨 VLAN 必须经过路由器没有网关主机不知道把包发给谁。 解决在每台 PC 上补上网关地址VLAN10 的网关是 192.168.3.1VLAN20 是 192.168.4.1。现象二OSPF 邻居起不来路由表里缺网段。原因area0 不连续或者接口没宣告进 OSPF。 解决检查show ip ospf neighbor确认邻居状态检查show run | section router ospf确认 network 宣告是否覆盖了所有接口网段。area0 必须是连续的主干区域。现象三NAT 不生效show ip nat translations 是空的。原因地址池 IP 不在路由器接口网段内或者 inside/outside 标反了。 解决确认地址池 IP 和出口接口同网段确认ip nat inside配在内网接口、ip nat outside配在外网接口。现象四Trunk 配了但 VLAN 间还是不通。原因Trunk 端口没有放行对应 VLAN或者单臂路由子接口的 encapsulation dot1q 号不对。 解决show interfaces trunk查看放行列表show run interface gi0/0.1确认 dot1q 号和 VLAN ID 一致。现象五抓包看不到 TCP 握手包。原因抓包位置不对或者过滤条件写错了。 解决在发起连接的机器上抓不要在被访问的服务器上抓。过滤条件用tcp.port 80而不是http因为握手阶段还没有 HTTP 数据。7. 二次开发与扩展把这套实验改成你自己的项目这份实验报告的价值不只在交作业。把它当成一个网络实验脚手架可以往几个方向扩展。第一个方向是加 ACL 访问控制。原文里 ACL 是选做内容但实际项目里 ACL 用得非常多。可以在 RSR20-12-3 的 gi0/1 接口上配一个扩展 ACL只允许 VLAN10 的主机访问外网VLAN20 的禁止access-list 100 permit ip 192.168.3.0 0.0.0.255 any access-list 100 deny ip 192.168.4.0 0.0.0.255 any access-list 100 permit ip any any interface gi0/1 ip access-group 100 in配完之后从 PC121VLAN20ping 外网应该不通从 PC122VLAN10应该通。验证的时候注意 ACL 的隐含 deny any 规则最后那条permit ip any any不能漏。第二个方向是把 OSPF 换成 OSPFv3 或者 ISIS对比不同协议的路由收敛速度。在模拟器里做这个实验很方便改一下协议配置抓包看 Hello 包间隔和邻居建立时间。第三个方向是加一条静态路由做备份。OSPF 动态路由虽然方便但真实网络里经常用静态路由做浮动备份ip route 192.168.5.0 255.255.255.0 192.168.8.2 200最后的 200 是管理距离比 OSPF 的 110 大所以只有 OSPF 路由消失时这条才会生效。验证方法是在 OSPF 正常时show ip route看不到这条把 OSPF 进程关掉再看静态路由就出来了。第四个方向是用 GNS3 或者 eNSP 把拓扑搭出来然后写一个 Python 脚本用 Netmiko 批量下发配置。这个技能在实际运维里很实用——几十台设备手动配容易出错脚本一把梭既快又稳。我自己的习惯是每次改完配置先show run导出备份再write memory保存。实验环境里不保存顶多重启生产环境里不保存就是事故。从那以后我每次动网络设备配置都强制走一遍「备份-修改-验证-保存」的流程希望这个习惯也能帮到你。本文还有配套的精品资源点击获取
