西安电子科技大学
交换 原理与技术
课程实验报告
实验名称
三 层分组交换实验
通信工程 学院
班 姓名
学号
同作者
实验日期
2020 年
4 月
11 日
指导教师评语：
指导教师：
年
月
日 实验报告内容基本要求及参考格式
一、实验目的 二、实验所用仪器（或实验环境）
三、实验基本原理及步骤（或方案设计及理论计算）
四、实验数据记录（或仿真及软件设计）
五、实验结果分析及回答问题（或测试环境及测试结果）
成
绩
实验 2、三层分组交换实验 一、实验目的
1、了解路由器的定义与作用 2、了解路由器相关的基本概念 3、了解路由器工作原理 4、了解 IP 路由过程
二、实验软件 1、packettracer5.3（网络仿真软件）
三、实验原理 1、路由器的定义和作用 1)、定义
路由器——用于网络互连的计算机设备。
2)、作用
路由器的核心作用是实现网络互连，数据转发。
3)、路由（寻径）：路由表建立、刷新 4)、交换：在网络之间转发分组数据 5)、隔离广播，指定访问规则 6)、异种网络互连 2、基本概念 1)、路由表 路由器为执行数据转发路径选择所需要的信息被包含在路由器的一个表项中，称为“路由表”。
当路由器检查到包的目的 IP 地址时，它就可以根据路由表的内容决定包应该转发到哪个下一跳地址上去。
路由表被存放在路由器的 RAM 上。
2)、路由表的构成 a)、目的网络地址（Dest）
b)、掩码（Mask）
c)、下一跳地址（Gw）
d)、发送的物理端口（interface）
e)、路由信息的来源（Owner）
f)、路由优先级（pri）
g)、度量值（metric）
3)、路由分类 a)、直连路由 当接口配置了网络协议地址并状态正常时，接口上配置的网段地址自动出现在路由表中
并与接口关联，并随接口的状态变化在路由表中自动出现或消失。
b)、静态路由 静态路由是由管理员手工配置的。
c)、动态路由 路由协议是运行在路由器上的软件进程，与其他路由器上相同路由协议之间交换路由信息，学习非直连网络的路由信息，加入路由表。并且在网络拓扑结构变化时自动调整，维护正确的路由信息。
4)、路由优先级 从路由优先级最高（优先级数值最小）的协议获取的路由被优先选择加入路由表中。
3、路由器的工作原理 1 )、路由功能：
学习和维护网络拓扑结构知识的机制，产生和维护路由表。
2)、交换/转发功能：
数据在路由器内部移动与处理的过程（从路由器一个接口输入，然后选择合适接口输出、做帧的解封装与封装，并对包做相应处理）。
图 3-1 路由器的交换/转发功能 4、IP 路由过程 1 )、通信流程
帧校验并缓存数据包 将目的地逻辑地址与下一跳逻辑设备和外出接口相关联 将下一跳逻辑设备与物理地址相关联以生成帧头 封装数据包并转发帧 ＝
进入接口 路由表 ARP 缓存 外出接口 ＝
＝
＝
由路由协议维护 由 ARP 或逆向 ARP进程所维护 映射列表
图 3-2 通信流程 2)、IP 通信流程基本概念 1)、IP 通讯是基于 hop by hop 的方式； 2)、从源到目的之间源 IP 和目的 IP 地址保持不变； 3)、每经过一个数据链路层，数据链路层封装都要做相应的重新封装； 4)、返回的数据选路与到达的数据选路无关。
四、实验内容 1)、用路由器构造 6 节点总线型网络，并配置静态路由。
2)、在仿真器里画出网络拓扑图。
3)、在仿真器里划分各个子网络，并在拓扑图上标出各个子网络配置并截图。
4)、设置主机、网关，截图。
5)、设置每一个路由器的端口地址、下一跳地址，并截图 6)、测试网络两端主机是否联通。如果成功，请截图。
7)、如果网络配置完成，请用 show ip route 调出每个路由器的路由表，并截图。
8)、网络地址、ip 地址的选取一定要和学号关联。
五、仿真结果 1、6 节点总线型网络
图 5-1、网络拓扑结构 2、各个子网络配置
①Router0
②Router1
③Router2
④Router3
⑤Router4
⑥Router5
图 5-2 各个子网络的配置 3、设置主机、网关 ①PC0
②PC1
图 5-3 主机、网关设置 4、设置每一个路由器的端口地址、下一跳地址 ①Router0
②Router1
③Router2
④Router3
⑤Router4
⑥Router5
图 5-4 静态路由设置
5、测试网络两端主机是否联通
图 5-5 网络联通性测试 6、用 show ip route 调出每个路由器的路由表 ①Router0
②Router1
③Router2
④Router3
⑤Router4
⑥Router5
图 5-6 路由表
六、思考题 1、路由器有哪几个部分组成？ 答：路由器主要由内存、处理器、配置文件、控制台端口、接口、辅助端口、进程这几部分组成。
2、路由器有哪两个主要功能？ 答：路由器两个主要功能：网络互连和数据转发。
3、路由表是如何建立的？ 答：路由表的建立有静态路由和动态路由。静态的自己人工设置，当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，网络管理员需要手工修改路由表中相关的路由信息。动态的是路由器自己建立的，动态路由器上的路由表项是通过相互连接的路由器之间交换彼此信息，然后按照一定的算法优化出来的，而这些路由信息是在一定时间间隙里不断更新，以适应不断变化的网络，以随时获得最优的寻路效果。
4、路由器在选择路由时，依据的标准是什么？ 答：路由器选择不同路由依据的标准就是路由优先级。每个路由协议可以配置一个优先级参数。不同的路由协议有不同的路由优先级，数值小的优先级高，当有到达同一个目的地只有多条路由时，可以根据优先级的大小，选择其中一个优先级最小的作为最优路由，同时将这条路由写进信息路由表中。
5、在进行 IP 包转发的时候，如果路由表中有多条路由都匹配，路由器这时如何进行转发？ 答：在进行 IP 包转发的时候，如果路由表中有多条路由都匹配，路由查找遵循的是最常匹配原则。所谓的最常匹配就是路由查找时，使用路由表中到达同一目的地的子网掩码最长的路由。
6、简述 IP 路由过程中，包的解封装和再封装。
答：数据帧到达路由器的接受接口后首先解封装，变成 IP 数据包，对 IP 数据包进行处理，根据目的 IP 地址查找路由表，决定转发接口后做侍应转发接口数据链路层协议的帧的封装，并发送到下一跳路由器，此过程继续直至到达目的网络与目的主机。
七、心得体会 通过本次实验，我学会了使用 PacketTracer 软件来设计三层分组交换网络并进行仿真，学会了静态路由设置，了解了路由器的定义与作用，了解了路由器相关的基本概念，了解了路由器工作原理，了解了 IP 路由过程。