在计算机网络课程的学习中，动手实践是理解抽象理论的关键环节。“单交换机互联终端”实验作为一个经典的入门实验，旨在帮助学生直观地理解局域网（LAN）的基本构建、交换机的工作原理以及终端设备间通信的初步流程。本实验不仅涉及物理连接，更深入到网络配置与数据交换的逻辑层面。
一、 实验目标与核心原理
1. 实验目标：
- 掌握使用一台交换机组建小型局域网的物理连接方法。
- 理解交换机基于MAC地址表进行数据帧转发的基本工作模式。
- 学会为网络中的终端设备（如PC）配置基本的IP地址、子网掩码等参数，并验证其连通性。
- 通过实际操作，观察并理解交换机在初始状态（空MAC表）和学习状态下的不同行为。
2. 核心原理：
交换机是数据链路层的核心设备，它通过“自学习”机制构建并维护一个MAC地址与端口号的映射表。当交换机收到一个数据帧时，它会查看帧中的目标MAC地址：
- 如果地址表中存在该地址的条目，则直接将帧从对应端口转发出去（定向转发）。
- 如果地址表中没有该地址条目，则会将帧从除接收端口外的所有其他端口广播出去（泛洪），以确保帧能到达目标。交换机会记录下发送该帧的源MAC地址及其进入的端口，更新到地址表中。这个过程就是“自学习”。
在本实验中，所有终端连接到同一台交换机，本质上是处于同一个广播域内，通过交换机的上述机制实现相互通信。
二、 实验环境与拓扑搭建
1. 所需设备：
- 一台二层以太网交换机（如Cisco 2960系列或同等级别可网管/不可网管交换机）。
- 三台及以上配备有线网卡的计算机（PC）或终端设备。
- 若干条直通双绞线（UTP）。
2. 物理拓扑搭建：
将每台PC的网卡接口，通过直通线分别连接到交换机上任意一个以太网端口（如FastEthernet 0/1, 0/2, 0/3）。这样就形成了一个星型物理拓扑结构，交换机作为中心节点。连接时，注意观察交换机与PC网卡的链路指示灯是否正常亮起，这是物理层连通的基本指示。
三、 实验步骤与配置
1. 网络参数配置（以Windows PC为例）：
为每台PC配置一个属于同一网段的静态IP地址，例如：
- PC1: IP地址 192.168.1.10，子网掩码 255.255.255.0
- PC2: IP地址 192.168.1.11，子网掩码 255.255.255.0
- PC3: IP地址 192.168.1.12，子网掩码 255.255.255.0
配置网关在本实验中非必需，因为通信发生在同一网段内。配置方法通常通过操作系统的“网络和共享中心”->“更改适配器设置”->“本地连接”属性中的“Internet协议版本4 (TCP/IPv4)”进行设置。
2. 连通性测试：
这是验证实验成功的关键。在一台PC上打开命令提示符（CMD），使用 ping 命令测试与其他PC的连通性。例如，在PC1上执行：
`
ping 192.168.1.11
`
如果收到来自PC2的回复（Reply），说明网络层及以下各层工作正常，通信成功。首次ping时，可能会因为ARP（地址解析协议）过程有少许延迟。
3. 观察交换机行为（若使用可网管交换机并配置管理）：
可以通过控制台线缆连接交换机的Console口，进入命令行界面，使用 show mac-address-table 命令查看MAC地址表。在PC间进行ping测试前后分别查看该表，可以清晰地观察到交换机动态学习到各个PC的MAC地址及其对应的端口，从而理解其转发决策的依据。
四、 实验分析与思考
- 广播与单播： 首次通信时，交换机的MAC地址表为空，数据帧会如何转发？当交换机学习到所有地址后，后续通信的转发方式有何变化？这体现了从广播到单播的效率提升。
- 隔离与安全： 思考仅凭一台基础二层交换机，能否阻止同一网段内两台PC之间的通信？为什么？（答案通常是：不能。因为二层交换机会根据MAC地址表进行转发，只要知道目标地址，就会允许帧通过。要实现访问控制，需要更高级的设备如三层交换机或防火墙，或通过端口安全等特性进行配置，但这已超出本基础实验范围。）
- 故障排查： 如果
ping命令失败，应如何分层排查？检查顺序应为：物理线路与指示灯 -> 网卡状态 -> IP地址配置（是否在同一网段）-> 操作系统防火墙设置。
五、 实验
“单交换机互联终端”实验是计算机网络实践的基石。通过亲手搭建和配置，学生能够将书本上关于交换机、MAC地址、局域网、IP编址等概念具象化，深刻理解数据在局域网内“如何从一台电脑到达另一台电脑”的完整过程。这个简单的星型网络，是现代复杂企业网和数据中心网络的微观缩影，掌握了它，就为后续学习VLAN、路由等更复杂的网络技术奠定了坚实的基础。
