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电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学 号 学生姓名： 课程名称： 《局域网与城域网》 实验项目名称 网桥原理模拟实验 姓名 学号 同组成员 一、实验目的 1、MAC地址的自学习机制。 2、MAC帧的转发。 3、MAC地址表的管理。 二、实验内容 1.建立单网桥组网模拟 2.网桥自学习MAC地址测试 3.网桥转发MAC帧测试 4.网桥对MAC表的管理测试 ⒌两台网桥互联组网 三、实验器材 PC机4台，网桥模拟软 四、实验原理 1、网桥的运行原理 网桥是MAC层的转发设备，最主要、最基本的功能是透明转发MAC帧。网桥的基本运行包含MAC地址自学习、MAC帧转发和MAC地址表管理。 网桥的每个端口都设置为“杂散”模式，接收所有MAC帧，记录每一帧的源MAC地址以及该帧到达的端口。网桥将其学习到的内容添加到MAC地址表中，形成动态表项。如果表项已存在，则初始化计时值。 网桥根据帧中目的MAC地址转发帧。转发策略如下： 当目的MAC地址为广播地址时，从除源端口外的所有端口转发该帧。 当目的MAC地址为单播或组播地址时，网桥先查找MAC地址表，若能找到匹配项且目的MAC地址与源MAC地址在不同端口，则按表中目的MAC地址对应的端口转发；若能找到匹配项但目的MAC地址与源MAC地址在同一端口，则过滤该帧，不转发；若找不到匹配项，则从除源端口外的所有端口转发该帧。 每个网桥都有一个MAC地址表，主要表项包括：目的MAC地址、目的端口和状态。 MAC地址表表项分两类：动态表项和静态表项。动态表项由网桥自学习MAC地址建立，具有生命期。当生命期到，老化的表项将被删除。静态表项由人工设置，不会老化。静态表项的创建、修改或删除只能通过人工进行。 2、本实验网桥模拟软件原理 本实验模拟软件使用Windows应用程序模拟了网桥基本工作原理，包括帧的转发、MAC地址表的形成与管理等。同时开发了与之配套的主机端软件，定义了与实际非常接近的帧结构，并利用IP组播技术，在应用层上构建虚拟的以太网环境，提供可用于模拟网桥工作原理的实验平台。 只需在主机上安装模拟软件，就可以在实际的网络环境中构建虚拟以太网环境：包括模拟网桥/交换机与主机的互连，网桥/交换机之间的互连与组网。并且只需要根据模拟软件提供的界面进行配置，就可以任意改变虚拟拓扑而不需改变实际的网络连接方式，由此可见本实验构建的虚拟网络独立于实际网络的拓扑。在虚拟网络中进行实验感觉与实际一样，并只需根据应用程序进行配置和简单的测试，就可真实地模拟网桥的所有工作细节。网桥端模拟软件目前只实现了网桥的基本功能（自学习、帧转发、MAC地址表管理），没有实现生成树协议、组播通信、VLAN等功能。 模拟软件的主要功能 模拟软件包括主机端和网桥端。通过在初始界面上选择“Host”或“Bridge”，而进而主机端模拟软件或网桥模拟软件。 网桥端模拟软件的功能包括： ( a ) 模拟网桥的接收机制和转发机制 ( b ) MAC表的管理 l 表项元素：目的地址、发送端口、状态（静态、动态）、生命周期。 l 静态表：用户可以添加、删除静态表项。并保证MAC表中不出现重复项。 l 动态表：通过自学习来更新。 l 计时系统：管理各动态表项的生命周期，用户可以设置动态表的生命周期初始值。 ( c ) 显示MAC表概况 ( d ) 显示端口的接收缓存和发送缓存 主机端模拟软件的功能包括： ( a ) 帧的封装与发送。 ( b ) 帧的接收与过滤。 ( c ) 主机MAC地址的配置。 ( d ) 显示接收缓存和发送缓存。 模拟程序中网段的概念 实验中涉及的网段的概念是指模拟网桥的一个端口，即一个冲突域，不同的网段属于模拟网桥不同的端口，即不同的冲突域。由于实验室的所有主机物理上是一个LAN，为避免不同组使用相同的网段号带来混乱，因此要求不同组使用不同的几个网段号（可直接利用主机的编号作为本组可使用的网段号） 模拟程序的MAC帧格式 为了简化程序，模拟程序没有采用标准的以太MAC帧格式，而是采用自定义的MAC帧，但这并不影响对网桥基本原理的模拟。模拟MAC帧格式如图1所示。 模拟帧结构包括：目的和源MAC地址字段，长度各为12字节；ID字段，唯一标识一个帧（供数据链路子层重传机制使用），占2字节；TYPE字段，标识帧类型，占1字节；DATA字段，传送的数据，任意长。FCS，