简介：本资源是华北电力大学《计算机网络》课程综合实验的完整报告与配套代码，面向高校计算机、网络工程等专业学生及网络技术初学者，聚焦网络设备实操、协议配置与故障分析能力提升。报告覆盖两大核心模块：网络设备认知与基本配置（含交换机/路由器基础配置、OSPF/RIPv2/静态路由、VLAN划分与单臂路由、NAT三种模式配置），以及互联网综合设计与协议分析（含多区域OSPF组网、动态NAT实现内网访问外网、Wireshark抓包分析TCP/IP各层帧结构及ACL安全策略）。资源为1个21.91MB的Word文档（.doc格式），内容详实，含完整网络拓扑图、分步配置命令、问题排查记录与协议分析截图，结构规范，可直接用于课程设计参考或实验复盘。已有156人学习下载，是理论结合实践、从配置到验证全流程闭环的优质教学实践材料。
1. 这份计算机网络实验报告，不是抄来的模板，而是能直接答辩的“配置即文档”方案
你是不是也经历过：花三天配通OSPF，结果写报告时发现拓扑图没画、ACL没截图、Wireshark抓包时间戳对不上——最后熬夜补图、硬凑文字，交上去被导师一句“现象描述不闭环”打回重写？这份来自某高校计算机系真实课程设计的《计算机网络综合实验报告+主要代码》，根本不是传统意义的“作业答案”，而是一套以验收为导向、以配置为线索、以问题为章节的闭环交付物。它把VLAN划分、OSPF多区域、NAPT地址复用、TCP三次握手分析全部串在一条“从PC121发ping到PC123回包”的主干链路上，每段配置命令都对应明确的测试动作（如show ip route输出6条路由）、每个故障点都附带现场排查指令（如debug ip nat实时看转换流）。适合软件工程/网络工程方向的学生做毕设开题参考、课设快速落地，也适合作为实验室新设备上手的标准化操作手册——毕竟，真正能跑通的配置，才是最硬的文档。
2. 总体架构设计：五层物理拓扑与四类逻辑功能的强耦合结构
这套方案不是堆设备，而是用最少的硬件资源实现最多的协议验证点。整个系统由4台主机、4台路由器、2台二层交换机、2台三层交换机构成，但通过端口复用+子接口切分+区域嵌套，实际承载了VLAN隔离、跨域路由、地址转换、协议解析四大能力层。关键在于：所有逻辑功能都锚定在物理接口上，避免抽象建模导致的配置漂移。
2.1 物理拓扑的刚性约束：为什么必须用RSR20-12-3做单臂路由？
实验环境限定使用RSR20系列路由器，其ge0/0口支持子接口（dot1q封装），而其他路由器（如RSR20-12-1）仅提供物理三层接口。这意味着VLAN间路由只能落在RSR20-12-3上——它同时承担三个角色：
- VLAN终结点：ge0/0.1（VLAN10网关192.168.3.1）、ge0/0.2（VLAN20网关192.168.4.1）；
- OSPF Area1边界路由器（ABR）：ge0/0.1和ge0/0.2宣告进Area1，ge0/1宣告进Area0；
- NAT出口设备：ge0/1作为outside接口，ge0/0.1/.2作为inside接口。
提示：若强行将VLAN间路由移到三层交换机S5750上，会导致OSPF区域划分断裂——因为S5750未参与OSPF进程，无法向Area0同步VLAN子网路由，PC121将无法访问Area2的PC123。
2.2 逻辑功能分层：四类能力如何在一张拓扑图上共存？
| 功能层 | 承载设备 | 关键配置锚点 | 验收信号 |
|---|---|---|---|
| VLAN隔离层 | S2628-12-1/S2628-12-2 | switchport access vlan 10switchport mode trunk | show vlan brief显示VLAN10/20成员端口正确 |
| 跨域路由层 | RSR20-12-1/2/3/4 | router ospf 10network x.x.x.x 0.0.0.255 area 0 | show ip ospf neighbor显示4台路由器全邻接show ip route ospf输出6条OSPF路由 |
| 地址转换层 | RSR20-12-3 | ip nat pool abc 192.168.10.5 192.168.10.5ip nat inside source list 10 pool abc overload | show ip nat translations显示动态映射条目debug ip nat捕获PC121→192.168.8.2的转换过程 |
| 协议分析层 | PC121+PC123 | Wireshark过滤器tcp.port==80 && ip.addr==192.168.4.2 | 抓包窗口清晰显示SYN→SYN-ACK→ACK三次握手序列 |
这种分层不是理论切割，而是配置执行顺序的强制依赖：必须先完成VLAN划分（否则PC无网关），再配置OSPF（否则跨VLAN不可达），最后启用NAT（否则内网无法出公网）。任何跳步都会导致后续环节测试失败。
2.3 地址规划的防错设计：为什么所有子网掩码统一用/24？
实验中所有IP段均采用255.255.255.0掩码（如192.168.3.0/24、192.168.4.0/24），表面看是简化，实则是规避两类高频翻车点：
- ACL通配符误算：若混用/25或/26，
access-list 10 permit 192.168.0.0 0.0.255.255可能意外放行非目标网段； - OSPF network声明失效：
network 192.168.3.1 0.0.0.255要求反掩码精确匹配/24网段，若PC122实际配成192.168.3.2/25，该IP将不被OSPF通告。
注意：此处的“统一/24”是教学场景下的主动设计选择，而非技术妥协。在真实企业网中需按需划分子网，但本实验首要目标是让初学者聚焦协议交互本质，而非IP规划细节。
3. VLAN与单臂路由实现：从端口划分到子接口封装的完整链路
VLAN配置看似简单，但90%的通信失败源于三层网关缺失或Trunk协商失败。本方案将VLAN生命周期拆解为“定义→分配→透传→终结”四步，每步对应可验证的CLI指令。
3.1 VLAN定义与端口分配：二层交换机的确定性配置
在S2628-12-2上创建VLAN10（work1）和VLAN20（work2），并将PC122接入的fa0/1口划入VLAN10：
# 进入全局配置模式 Switch> enable Switch# configure terminal # 创建VLAN并命名（命名非必需，但便于后期排查） Switch(config)# vlan 10 Switch(config-vlan)# name work1 Switch(config-vlan)# exit Switch(config)# vlan 20 Switch(config-vlan)# name work2 Switch(config-vlan)# exit # 将fa0/1口设为access模式并绑定VLAN10 Switch(config)# interface fastethernet 0/1 Switch(config-if)# switchport mode access Switch(config-if)# switchport access vlan 10 Switch(config-if)# no shutdown设计说明：
switchport mode access强制端口为二层接入模式，关闭DTP（动态中继协议）避免与对端协商失败；no shutdown必须显式执行，因部分实验设备默认端口为shutdown状态；- 命名
work1/work2虽不影响功能，但在show vlan brief输出中能快速定位VLAN ID与业务含义的映射关系。
3.2 Trunk中继配置：跨交换机VLAN透传的关键握手
VLAN需跨越S2628-12-2与S2628-12-1两台设备，必须通过Trunk链路透传。此处采用静态Trunk模式（非DTP协商），彻底规避协商失败风险：
# 在S2628-12-2上配置fa0/2和fa0/13为Trunk Switch(config)# interface fastethernet 0/2 Switch(config-if)# switchport mode trunk Switch(config-if)# exit Switch(config)# interface fastethernet 0/13 Switch(config-if)# switchport mode trunk Switch(config-if)# exit # 在S2628-12-1上配置fa0/1为Trunk（连接S2628-12-2的fa0/13） Switch(config)# interface fastethernet 0/1 Switch(config-if)# switchport mode trunk Switch(config-if)# exit参数说明：
switchport mode trunk直接启用802.1Q封装，不依赖DTP，确保两端端口立即进入Trunk状态；- 实验中fa0/13与fa0/1直连，故只需一端配置Trunk即可生效（另一端自动适配），但双端显式配置是工程最佳实践，避免因设备固件差异导致的兼容性问题。
3.3 单臂路由子接口：三层终结VLAN流量的核心配置
RSR20-12-3的ge0/0口通过子接口实现VLAN终结，这是本方案区别于三层交换机方案的关键设计点：
# 进入ge0/0物理接口，关闭IP地址（子接口需继承物理口状态） Router> enable Router# configure terminal Router(config)# interface gigabitethernet 0/0 Router(config-if)# no ip address Router(config-if)# no shutdown Router(config-if)# exit # 创建子接口ge0/0.1，封装VLAN10，配置VLAN10网关 Router(config)# interface gigabitethernet 0/0.1 Router(config-subif)# encapsulation dot1q 10 Router(config-subif)# ip address 192.168.3.1 255.255.255.0 Router(config-subif)# exit # 创建子接口ge0/0.2，封装VLAN20，配置VLAN20网关 Router(config)# interface gigabitethernet 0/0.2 Router(config-subif)# encapsulation dot1q 20 Router(config-subif)# ip address 192.168.4.1 255.255.255.0 Router(config-subif)# exit逻辑说明：
- 物理口ge0/0必须
no ip address，否则子接口无法继承其up状态，导致show ip interface brief中子接口状态为down； encapsulation dot1q 10指明该子接口只处理VLAN10标记帧，与交换机Trunk端口的VLAN允许列表形成严格匹配；- PC122的默认网关必须设为192.168.3.1（而非物理口IP），否则流量无法到达子接口。
4. OSPF多区域配置：从骨干区域强制约束到Cost值调优的实战路径
OSPF配置是本实验的“玄学高发区”——明明命令敲对了，show ip route却看不到跨区域路由。根源在于Area0的骨干区域强制性和Router ID冲突。本方案通过区域拓扑固化、Router ID显式指定、Cost值人工干预三步，确保路由表稳定收敛。
4.1 区域拓扑固化：为什么Area0必须位于四个路由器中间？
实验拓扑中，RSR20-12-2与RSR20-12-3的ge0/1口互联（192.168.10.0/24），RSR20-12-3与RSR20-12-4的ge0/1口互联（192.168.8.0/24），这三条链路共同构成Area0。所有非Area0区域（Area1/Area2）必须通过Area0中转，否则OSPF拒绝同步路由：
# RSR20-12-3：ge0/0.1/.2属于Area1，ge0/1属于Area0 Router(config)# router ospf 10 Router(config-router)# network 192.168.3.1 0.0.0.255 area 1 Router(config-router)# network 192.168.4.1 0.0.0.255 area 1 Router(config-router)# network 192.168.10.2 0.0.0.255 area 0 # RSR20-12-2：ge0/0（192.168.7.1）与ge0/1（192.168.10.1）均属Area0 Router(config)# router ospf 10 Router(config-router)# network 192.168.7.1 0.0.0.255 area 0 Router(config-router)# network 192.168.10.1 0.0.0.255 area 0避坑 / 常见问题 / 排查
现象：
show ip ospf neighbor显示邻居状态卡在INIT或EXSTART
原因：两端接口MTU不一致（如一端2000，一端1500），OSPF DBD报文因超MTU被丢弃
解决：在所有OSPF接口下执行ip mtu 1500，强制统一MTU值现象：
show ip route ospf仅显示直连区域路由，无Area2的192.168.5.0/24
原因：RSR20-12-4被错误配置为area 3（原文档笔误），OSPF要求所有非骨干区域必须与Area0直连
解决：将RSR20-12-4的ge0/0宣告改为area 0，ge0/1宣告为area 2，确保Area2通过Area0中转现象：
show ip ospf database中LSA类型缺失（如无Type3 LSA）
原因：ABR（RSR20-12-3）未开启ip routing，或router ospf进程未激活
解决：检查show running-config确认ip routing已启用，并验证show ip protocols输出包含OSPF进程现象：PC121 ping PC123丢包率50%
原因：OSPF Cost值相同导致等价多路径（ECMP），但实验设备不支持负载分担，流量随机选路失败
解决：在RSR20-12-3的ge0/1口执行ip ospf cost 10，在RSR20-12-2的ge0/1口执行ip ospf cost 20，强制流量走低Cost路径现象：
show ip route中出现O IA（Inter-Area）路由但无法ping通
原因：Area1与Area0之间的链路IP（192.168.10.0/24）未在两端OSPF中宣告
解决：在RSR20-12-3和RSR20-12-2的router ospf下均添加network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 0
4.2 Router ID显式指定：避免环回地址缺失导致的ID漂移
RSR20系列默认以最高up状态物理口IP为Router ID，但实验中物理口IP常变动（如ge0/0.1子接口IP变更）。必须显式指定稳定Router ID：
# 在所有路由器上执行（以RSR20-12-3为例） Router(config)# router ospf 10 Router(config-router)# router-id 1.1.1.1设计说明：
- Router ID必须全局唯一，建议按
1.1.1.x序列分配（x=1~4对应四台路由器）； - 修改Router ID后需
clear ip ospf process重启进程，否则新ID不生效； - 此步骤虽非OSPF标准要求，但能杜绝因接口UP/DOWN导致的Router ID重选，保障邻居关系稳定。
4.3 Cost值调优验证：用show ip ospf interface定位路径选择
当修改Cost值后，需验证OSPF是否按预期选择路径：
# 查看RSR20-12-3的ge0/1口OSPF参数 Router# show ip ospf interface gigabitethernet 0/1 GigabitEthernet0/1 is up, line protocol is up Internet Address 192.168.10.2/24, Area 0 Process ID 10, Router ID 1.1.1.3, Network Type BROADCAST, Cost: 10 # ← 关键！Cost已更新为10 Transmit Delay is 1 sec, State DR, Priority 1参数说明：
Cost: 10表明该接口OSPF开销已成功修改；- 若此处仍显示默认Cost（如1），说明
ip ospf cost 10未在接口下执行，或执行后未clear ip ospf process； - 结合
show ip route 192.168.5.0可确认下一跳是否指向Cost更低的路径。
5. NAT地址复用与协议分析：从NAPT配置到TCP握手验证的端到端闭环
NAT实验常陷入“配置写了，但不知道是否生效”的困境。本方案将NAT验证拆解为地址池声明→ACL匹配→接口标记→实时转换观测四步，并与Wireshark抓包形成双向印证。
5.1 NAPT配置：基于接口的Inside/Outside标记体系
RSR20-12-3作为NAT设备，需严格区分内部（Inside）与外部（Outside）接口：
# 定义NAT地址池（仅1个IP，强制复用） Router(config)# ip nat pool abc 192.168.10.5 192.168.10.5 netmask 255.255.255.0 # 创建标准ACL，允许192.168.0.0/16网段内网IP进行转换 Router(config)# access-list 10 permit 192.168.0.0 0.0.255.255 # 绑定ACL与地址池，启用overload（NAPT） Router(config)# ip nat inside source list 10 pool abc overload # 标记ge0/0.1和ge0/0.2为Inside接口（连接VLAN10/VLAN20） Router(config)# interface gigabitethernet 0/0.1 Router(config-subif)# ip nat inside Router(config-subif)# exit Router(config)# interface gigabitethernet 0/0.2 Router(config-subif)# ip nat inside Router(config-subif)# exit # 标记ge0/1为Outside接口（连接Area0） Router(config)# interface gigabitethernet 0/1 Router(config-if)# ip nat outside Router(config-if)# exit设计说明：
ip nat pool abc 192.168.10.5 192.168.10.5使用单IP地址池，强制触发端口复用（NAPT），比动态NAT更能体现地址枯竭场景；access-list 10 permit 192.168.0.0 0.0.255.255的通配符0.0.255.255覆盖所有192.168.x.0/24子网，避免遗漏VLAN20（192.168.4.0/24）等网段；- Inside/Outside标记必须在子接口级执行（而非物理口），因流量经由子接口进出。
5.2 NAPT实时验证：用debug命令捕获转换瞬间
配置完成后，立即启动调试观察转换过程：
# 开启NAT调试（注意：生产环境禁用，实验环境可控） Router# debug ip nat IP NAT debugging is on # 从PC121（192.168.4.2）ping RSR20-12-1的ge0/0口（192.168.8.1） PC121> ping 192.168.8.1 # 路由器实时输出（关键字段已加粗） NAT: s=192.168.4.2->**192.168.10.5**, d=192.168.8.1 [1] NAT: s=192.168.8.1->192.168.4.2, d=**192.168.10.5** [1]逻辑说明：
- 第一行
s=192.168.4.2->192.168.10.5表明源IP已成功转换为地址池IP； [1]为转换条目ID，show ip nat translations中可查到对应条目；- 若无此输出，说明ACL未匹配流量（检查PC121网关是否为192.168.4.1）或接口标记错误（检查
show ip nat statistics中inside/outside接口统计）。
5.3 TCP三次握手抓包：Wireshark过滤器精准定位协议行为
在PC123部署简易HTTP服务（如Pythonpython -m http.server 80），PC121用浏览器访问http://192.168.5.2，同时Wireshark抓包：
# Wireshark显示过滤器（必须用此语法，避免误捕其他流量） tcp.flags.syn == 1 and ip.src == 192.168.4.2 and ip.dst == 192.168.5.2验收标准：
- 抓包窗口前三行必须为：
No.1: 192.168.4.2 → 192.168.5.2 [SYN] Seq=0No.2: 192.168.5.2 → 192.168.4.2 [SYN, ACK] Seq=0 Ack=1No.3: 192.168.4.2 → 192.168.5.2 [ACK] Seq=1 Ack=1 - 若出现
[RST]或[FIN]提前中断，说明NAT转换后端口映射失败，需检查show ip nat translations中是否有192.168.4.2:xxxx → 192.168.10.5:yyyy条目。
6. 验收与答辩：用“三张表+一次推演”让老师当场认可你的工作量
答辩不是背诵配置命令，而是证明你理解每一行命令背后的网络行为。我带过三届学生做这类实验，发现老师最常问的三个问题，其实都能用一张表、一个命令、一次推演闭环回答。下面是我给学生准备的“答辩急救包”。
6.1 问题溯源表：把“为什么这样配”转化为可展示的决策依据
当老师问“为什么VLAN间路由不用三层交换机而用单臂路由？”，不要解释原理，直接打开这张表：
| 决策点 | 选项A（三层交换机） | 选项B（单臂路由） | 本方案选择B的理由 |
|---|---|---|---|
| 设备资源 | 需占用S5750的SVI接口 | 复用RSR20-12-3的子接口 | 实验箱中S5750未预装OSPF模块，无法参与Area0路由同步 |
| 协议验证点 | 仅验证VLAN间路由 | 同时验证VLAN终结+OSPF ABR+ NAPT出口 | 单台设备承载3个协议层，减少设备切换次数，提升实验效率 |
| 故障隔离性 | SVI故障影响所有VLAN | 子接口故障仅影响对应VLAN | show ip interface brief可单独查看ge0/0.1状态，定位更快 |
这张表的存在，说明你不是机械执行任务，而是做过方案权衡。老师看到“设备资源”和“协议验证点”这两栏，基本就点头了。
6.2 配置验证表：用show命令输出证明“我真的配对了”
答辩时别只说“我配好了”，要带着终端截图。重点准备以下三条命令的输出（每条截取关键行）：
# 1. 证明VLAN已生效（S2628-12-1上执行） Switch# show vlan brief VLAN Name Status Ports ---- -------------------------------- --------- ------------------------------- 10 work1 active Fa0/3 20 work2 active Fa0/2 # 2. 证明OSPF邻居全建立（RSR20-12-3上执行） Router# show ip ospf neighbor Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface 2.2.2.2 1 FULL/DR 00:00:35 192.168.10.1 GigabitEthernet0/1 3.3.3.3 1 FULL/BDR 00:00:33 192.168.10.2 GigabitEthernet0/1 4.4.4.4 1 FULL/DR 00:00:38 192.168.8.2 GigabitEthernet0/1 # 3. 证明NAT正在工作（RSR20-12-3上执行） Router# show ip nat translations Pro Inside global Inside local Outside local Outside global icmp 192.168.10.5:10 192.168.4.2:10 192.168.8.1:10 192.168.8.1:10提示：截图时务必包含命令行提示符（如
Switch#），证明是你亲手执行的。曾有学生交打印版报告，老师直接问“这个show vlan brief是在哪台设备上执行的？”，答不上来当场扣分。
6.3 端到端推演：用一次ping命令讲清全链路协议交互
当老师让你“演示一下PC121访问PC123的过程”，不要口头描述，直接在PC121上执行：
PC121> ping 192.168.5.2 Pinging 192.168.5.2 with 32 bytes of data: Reply from 192.168.5.2: bytes=32 time=2ms TTL=126然后指着拓扑图，用激光笔逐段讲解（语速放慢，每句停顿）：
→ “PC121发包，目标IP 192.168.5.2，查路由表发现不在直连网段，送网关192.168.4.1”
→ “网关是RSR20-12-3的ge0/0.2子接口，这里终结VLAN20，剥掉802.1Q标签”
→ “路由器查OSPF路由表，匹配到O IA 192.168.5.0/24 [110/20] via 192.168.10.1，下一跳是RSR20-12-2”
→ “数据包经ge0/1口发出，此时触发NAT：源IP 192.168.4.2 → 192.168.10.5，源端口随机生成”
→ “RSR20-12-2收到后，根据OSPF学习到的路由，转发至RSR20-12-4，最终送达PC123”
关键技巧：说到NAT转换时，立刻切到路由器终端，执行show ip nat translations，指着那条192.168.4.2 → 192.168.10.5说：“您看，这就是刚才ping产生的转换记录。”——这一幕，老师绝对印象深刻。
从那以后我每次指导学生，都强制要求他们在答辩前，用真实设备跑通这三张表+一次推演。不是为了应付检查，而是因为网络协议的本质，就是数据包在每一跳上的确定性变化。当你能指着show输出说出“这里变了，所以那里必须这样”，你就真的懂了。希望帮到你。
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