2.3 交换式以太网实验

2.3 交换式以太网实验

2.3.1 实验目的

一是验证交换式以太网的连通性，证明连接在交换式以太网上的任何两个分配了相同网络号、不同主机号的IP地址的终端之间能够实现IP分组传输过程。而是验证转发表建立过程。三是验证交换机MAC帧转发过程，重点验证交换机过滤MAC帧的功能，即如果交换机接收MAC帧的端口与该MAC帧匹配的转发项中的转发端口相同，交换机丢弃该MAC帧。四是验证转发项与交换式以太网拓扑结构一致性的重要性。

2.3.2 实验原理

通过各个终端之间相互交换IP分组，在三个交换机中建立四个终端对应的转发项。清楚交换机S1中的转发表内容，启动终端A至终端B的MAC帧传输过程，由于交换机S1广播该MAC帧，使得交换机S2连接交换机S1的端口接收到该MAC帧。由于交换机S2中与该MAC帧匹配的转发项中的转发端口就是交换机S2连接交换机S1的端口，交换机S2将丢弃该MAC帧。

在三个交换机的转发表中均存在四个终端对应的转发项的前提下，终端A端口与交换机S1的连接，并重新连接到交换机S3中。在终端A发送的MAC帧到达交换机S2前，交换机S2的转发表中仍然保留用于指明终端A的MAC地址，与交换机S2连接交换机S1的端口之间关联的转发项，这种情况下，如果启动终端B至终端A的MAC帧传输过程，交换机S1由于监测到原来连接终端A的端口处于关闭状态，将以该端口为转发端口的转发项变为无效转发项，交换机S1将广播该MAC帧。交换机S1通过连接交换机S2的端口输出的MAC 帧到达交换机S2。由于交换机2中与该MAC帧匹配的转发项的转发端口与接收该MAC帧的端口相同，交换机S2将丢弃该MAC帧。同样，对于交换机S3，在终端A发送的MAC帧到达交换机S3前，交换机S3的转发表中仍然保留用于指明终端A的MAC地址与交换机S3连接交换机S2的端口之间关联的转发项。如果启动终端C至终端A的MAC帧传输过程，交换机S3将通过连接交换机S2的端口输出该MAC帧。

解决上述问题的方法有两种：一是终端A广播一帧MAC帧，即发送一帧以终端A的MAC地址为源地址，以广播地址为目的地址的MAC帧；二是等到所有交换机的转发表中与终端A的MAC地址匹配的转发项过时。

2.3.3 实验步骤

（1）启动Packet Tracer，在逻辑工作区中按照图2.15所示网络结构放置和连接设备，需要强调的是，用于互连交换机的连线是交叉线，用于互连交换机和终端的连接线是直通线。按照图2.15所示的终端配置信息完成各个终端的IP地址和子网掩码设置。图2.16所示的是PC0以太网接口的配置界面，PC0的MAC地址为0001.C77E.C3E2。完成设备放置和连接后的逻辑工作区界面如图2.17所示。通过简单报文工具完成各个终端之间的ICMP报文交换后，各个交换机的转发表内容如图2.17所示。

（2）断开PC0与交换机Switch1之间的连接，并将PC0重新连接到交换机Switch3上，通过简单报文工具启动PC1至PC0的MAC帧传输过程，由于交换机Switch1连接终端A的端口处于关闭状态，以该端口为转发端口的转发项变为无效转发项，这种情况下，如果启动PC1至PC0的MAC帧传输过程，交换机Switch1将广播该MAC帧。当交换机Wwitch2接收到该MAC帧，发现与该MAC帧匹配的转发项的转发端口与接收该MAC帧的端口相同，交换机Switch2将丢弃该MAC帧。如图2.18所示，交换机Switch2转发表中与PC0的MAC地址0001.C77E.C3E2匹配的转发项的转发端口是FastEthernet0/1，该端口是交换机Switch2连接交换机Switch1的端口，也是接收PC1发送给PC0的MAC帧的端口。

（3）在PC0发送MAC帧钱，交换机Switch3转发表中与PC0的MAC地址0001.C77E.C3E2

匹配的转发项的转发端口不是交换机Switch3连接PC0的端口，而是交换机Switch3连接交换机Switch2的端口，如图2.19所示。交换机Switch3将PC3发送给PC0的MAC帧通过连接交换机Switch2的端口输出，该MAC帧到达交换机Switch2，如图2.19所示。

（4）重新将PC0连接到交换机Switch1，通过简单报文工具完成各个终端之间的ICMP 报文交换，通过在交换机Switch1特权模式下输入命令clear mac-address-table清空交换机Switch1的转发表。

（5）通过简单报文工具启动PC1至PC0的MAC帧传输过程，由于交换机Switch1的转发表为空，交换机Switch1广播该MAC帧，从连接PC0的端口输出的该MAC帧到达PC0，被PC0成功接收，如图2.10所示。从连接交换机Switch2的端口输出的MAC帧到达交换机Switch2，由于交换机Switch2的转发表中与该MAC帧匹配的转发项的转发端口与接收该MAC 帧的端口相同，交换机Switch2将丢弃该MAC帧，如图2.20所示。

（6）为了防止CDP运行过程影响交换式以太网实验，三个交换机分别通过在全局模式输入命令no cdp run停止运行CDP。