CML网络仿真入门-3：Cisco Modeling Labs 网络工具功能详解

📌 外部连接器功能概述

Cisco Modeling Labs (CML) 提供一系列支持工具以扩展实验室功能，外部连接器特性可实现实验室节点与外部网络之间的双向连接：

支持出站连接，可从互联网获取软件更新或补丁；
支持入站访问，允许外部管理系统控制虚拟实验室设备；
其他常用网络工具包括：链路数据包捕获、WAN 模拟器、Cisco TRex 流量生成器。

🌐 NAT 模式外部连接器（出站互联网连接）

功能说明：

CML 提供多种探索网络技术的外部连接选项，若需为实验室节点提供外部连接，有两种提供互联网连接的方式：第 2 层桥接模式 和网络地址转换 (NAT) 模式。

两种连接模式对比：

模式	连接方向	适用场景	典型用例
第 2 层桥接模式	入站连接	外部系统与实验室节点双向互通	管理连接（如 Ansible 配置系统）
NAT 模式	出站连接	实验室设备从互联网下载软件/补丁、连接外部数据库	软件更新、外部资源访问

实验室初始设置

本实验使用美式英语键盘布局，实验室初始化后不可更改；
可通过「Device Help」查看操作系统键盘布局和屏幕分辨率修改方法；
开始实验前需初始化实验室，设备就绪后会收到通知；
本任务目标：验证未使用外部连接器时的初始状态。

🔗 桥接模式外部连接器（双向连接）

功能说明

提供外部互联网连接的两种方式为 NAT 模式和桥接模式，第 2 层桥接模式支持入站连接，常见场景为管理连接（如 Ansible 等配置系统），桥接模式下外部系统可与使用路由协议（如 OSPF）的设备对等，或使用自有 DHCP 服务器分配 IP 地址。本实验将实现该模式以支持双向流量。

连接架构

桥接模式连接通过工作在桥接模式的物理网卡实现；
连接模型同时支持 DHCP 和静态 IP 寻址：
- 方式一：通过外部 DHCP 服务器为桥接网络提供地址，设备直接连接即可获取 IP；
- 方式二：本实验使用静态 IP 地址。

非管理型交换机特性

在第 2 层桥接模式下设计外部连接时，可选择 Unmanaged Switch（非管理型交换机）：

属于占用资源极少的虚拟节点，仅提供第 2 层交换功能；
不消耗专用 CPU 核心，以 Linux 桥接方式在 Cisco Modeling Labs 服务器上实现；
单台 CML 主机通常可承载数百个 Linux 桥接，具体数量取决于主机规模；
实验拓扑中默认已包含两台 Cisco 交换机，复用第二个交换机即可提供第 2 层外部连接。

📊 节点间流量捕获

Cisco Modeling Labs 是探索网络技术的优秀工具，在进行网络操作时，可使用数据包捕获与分析功能捕获并分析节点间交换的流量，可检测的协议包括 ICMP 和生成树协议 (STP) 等，可捕获链路上的所有数据包。

本任务目标：捕获链路上的所有流量，无需进行精细调优；
实验室初始化规则与前述一致：使用美式英语键盘布局，初始化后不可更改。

📡 WAN 模拟器节点使用

功能概述

Cisco Modeling Labs 可模拟真实世界的 WAN 环境，从 2.6 版本起，可使用原生 Cisco Modeling Labs WAN 模拟器节点来操作链路条件，采用另一种基于 WAN 模拟器节点的实现方式。

实验操作流程

手动配置拓扑中每条 WAN 链路的参数；
使用扩展 ping 观察流量模式；
通过 IP 服务等级协议 (SLA) 功能监控链路延迟；
使用 WAN 模拟器控制台选择预设的链路配置文件。

本任务目标：在 WAN 链路上生成 ICMP 流量。

🚀 TRex 流量生成器探索

功能概述

TRex 节点用于在 Cisco Modeling Labs 实验中运行 Cisco TRex 流量生成器，是一款功能强大的开源生成器，具备多种商用工具的特性：

无状态功能支持第 3 层到第 7 层的多条流量流；
支持修改任意数据包字段，提供每流或分组统计、延迟和抖动数据；
高级有状态功能支持模拟第 7 层流量，具备完整的可扩展 TCP/UDP 支持；
单服务器最高可扩展至 200 Gb/sec 的流量速率。

实验任务

在网络中部署 TRex 流量生成器，使用无状态 GUI 客户端连接并验证连接性。

📝 课程总结

完成本课程后，将掌握 Cisco Modeling Labs 中网络工具的重要相关知识，可继续探索网络模拟器及其特性。

思科建模实验室提供多种探索网络技术的选项。假设你需要为你的实验室节点提供外部连接。您可能需要启用与思科建模实验室环境的外部连接。提供互联网连接的两种方式,包括桥接模式和网络地址转换(NAT)模式：

第2层桥接模式支持入站连接。常见的例子是来自外部系统的管理连接，其中可能包括或可能不包括安斯布尔等配置系统。
NAT 模式用于提供从实验室设备启动的出站连接。典型的使用场景包括从互联网下载软件或补丁或连接到某个外部数据库的实验室设备。你将在此实验室中实现此模式。

课程实验1：

课程实验2：

课程实验3：

思科建模实验室是探索网络技术的绝佳工具。每当深入网络运行时，你可能需要捕捉并分析节点之间交换的流量。你将使用数据包捕获和分析功能来检查链接上的ICMP和跨树协议(STP)数据包。

目前每个链路只能进行一次数据包捕获。当你需要开始新的捕获时，可先将之前的捕获结果下载到电脑中保存为PCAP文件。

当你将捕获的数据包以PCAP文件格式下载到本地计算机后，可以使用Wireshark等数据包分析工具进行查看。PCAP是一种广泛使用的文件格式，与tcpdump和libpcap库同时开发。PCAP文件可被多种工具和软件程序轻松读取。

如果需要重置或删除 BPF 模板，请选择 BPF 字段并删除字符串。使用相同的方法删除其他设置，例如最大时间（Max Time）。

伯克利数据包过滤器（BPF）是一种专为网络流量分析等用途设计的解决方案。BPF 语法说明请参见 https://www.tcpdump.org/manpages/pcap-filter.7.html。相关概述及示例可参考 https://www.ibm.com/docs/en/qsip/7.5?topic=queries-berkeley-packet-filters。

课程实验4：

CML是一款探索网络技术的绝佳工具。假设你需要在实验室中模拟真实世界的广域网条件。从 CML 2.6 开始，你可以使用原生的CML功能来操作链接条件。本实验室展示了另一种基于 WAN 模拟器节点的方法，你将配置这些节点，以在拓扑结构中对 WAN 链接进行链路调理。首先，你将手动为每个模拟器配置链接参数，并使用扩展 ping 来观察由此产生的流量模式。然后，你将使用分支路由器上的IP服务级别协议(SLA)功能来监控链路延迟，并使用WAN模拟器控制台来选择预配置的链路配置文件。

WAN 模拟器有两个接口，必须插入 WAN 连接中。通过将另外两个节点连接到 WAN 仿真器节点来实现仿真。WAN模拟器接收一个接口上收到的所有流量，应用配置的链路条件，然后将生成的数据包发送到另一个接口。

**警告：**如果你使用外部桥接连接器将 WAN 仿真器连接到实验室，你应该考虑潜在的第2层影响。例如，连接到同一个网桥域的 WAN 仿真器节点可能会使互联网组管理协议(IGMP)组加入消息淹没接口，从而中断对 CML 用户界面的访问。不要将任何 WAN 模拟器节点多次连接到同一个网络。

要验证 SLA 探测器中的 RTT 值，你应该记住，仿真器在一个接口上接收流量，应用配置的链路条件，然后在另一个接口上发出生成的数据包。配置的单向延迟因此在SLA测量中加倍。

课程实验5：

TRex 节点类型用于在 CML 中运行思科的 TRex 流量生成器。它是一个功能强大的开源生成器，提供多种商业工具所提供的功能。TRex 无状态功能支持多个第 3 层到第 7 层流量流，能够更改任意数据包字段，并提供每个流或组统计、延迟和抖动。高级 Stateful 功能支持模拟第 7 层流量，并支持完全可扩展的 TCP/UDP。使用一台服务器，TRex 可扩展至 200 Gb/sec。

无状态客户端已预装在学生home文件夹(/home/student)的学生虚拟机上。客户端可以通过发送安培器在后台开始。如果需要将客户端安装到另一台计算机上,请从 GitHub - cisco-system-traffic-generator/trex-stateless-gui: TRex stateless GUI · GitHub. 下载 TRex 的无状态用户界面，寻找构建。确保您下载的版本与运行实验室中运行 TRex 图像的 TRex 版本相匹配。