導(dǎo)語：VLAN技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在網(wǎng)絡(luò)配置與管理教學(xué)中，虛擬局域網(wǎng)vlan是一個(gè)重要且常用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。為了讓學(xué)生對VLAN技術(shù)的掌握與學(xué)習(xí)，本文結(jié)合VLAN的特點(diǎn)，在思科模擬器上對不同VLAN間通信進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，這里介紹了單交換機(jī)，跨交換機(jī)，三層交換機(jī)及單臂路由來實(shí)現(xiàn)VLAN間的通信，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果展示，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：VLAN；交換機(jī)；三層交換機(jī)；單臂路由；虛擬局域網(wǎng)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展與改進(jìn)，技術(shù)不斷升級跟進(jìn)，大部分高校的校園主干網(wǎng)的帶寬都達(dá)到了千兆，部分高校甚至達(dá)到了萬兆。雖然我國校園網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)建設(shè)、安全架構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)規(guī)范等方面在不斷發(fā)展中，特別是校園網(wǎng)存在著不合理的管理與設(shè)計(jì)，導(dǎo)致校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全存在很多隱患。例如，經(jīng)常發(fā)生被黑客入侵，無端遭受病毒干擾，重要信息被泄露，數(shù)據(jù)被盜取、被破壞等現(xiàn)象，甚至網(wǎng)絡(luò)未進(jìn)行局域網(wǎng)設(shè)計(jì)，一臺主機(jī)中毒后，導(dǎo)致全網(wǎng)的主機(jī)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，這些問題對我國當(dāng)前校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全是極大的挑戰(zhàn)，因此，用來阻隔網(wǎng)絡(luò)間的vlan技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用[1-4]。因此，網(wǎng)絡(luò)安全性對所有有著眾多科研項(xiàng)目的高校來說至關(guān)重要，也是廣大學(xué)者最熱衷的研究對象之一，特別是虛擬局域網(wǎng)vlan技術(shù)的設(shè)計(jì)與對網(wǎng)絡(luò)安全性是高校甚至企業(yè)單位對網(wǎng)絡(luò)的安全、高效通信的迫切要求，該研究廣泛應(yīng)用于高校，醫(yī)院，氣象局中等企事業(yè)單位中[5-8]。多年來，網(wǎng)絡(luò)的管理與維護(hù)是科研工作者一直熱衷的項(xiàng)目。

1VLAN技術(shù)概述

虛擬局域網(wǎng)需要對局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備在邏輯上劃分成一個(gè)個(gè)網(wǎng)段的技術(shù)進(jìn)行邏輯劃分，即在物理網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)一步劃分邏輯網(wǎng)絡(luò)[9]。這種技術(shù)不僅提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率，突破地理位置限制，易排查網(wǎng)絡(luò)故障，減少網(wǎng)絡(luò)管理員的工作時(shí)間和工作壓力，還提升了網(wǎng)絡(luò)的安全性。目前，也是各大高校或企事業(yè)單位最常用的一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法。VLAN技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，大致可以分為以下幾種。基于端口的VLAN、基于MAC地址的VLAN、基于網(wǎng)絡(luò)層的VLAN、基于IP組播的VLAN。

2實(shí)驗(yàn)方案與設(shè)計(jì)

利用虛擬局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)劃分網(wǎng)絡(luò)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為單臺交換機(jī)與跨交換機(jī)實(shí)現(xiàn)相同vlan間的通信，三層交換機(jī)和路由器可以實(shí)現(xiàn)不同vlan間通信。

2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求

在校園網(wǎng)的局域網(wǎng)設(shè)計(jì)中，分為接入層交換機(jī)和匯聚層換機(jī)，在接入層交換機(jī)一般為二層交換機(jī)，這類交換機(jī)具有端口密度大，價(jià)格便宜，但是傳輸速率較低。匯聚層交換機(jī)采用的是三層交換機(jī)，主要是高速處理接入層眾多設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸能力，這類交換機(jī)接口較少但是傳輸速率較高。三層交換機(jī)不僅具有二層交換的功能，還具有路由器功能，能實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)。本實(shí)驗(yàn)，分別在單層交換機(jī)、跨二層交換機(jī)、三層交換機(jī)以及單臂路由上實(shí)現(xiàn)對VLAN劃分，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證VLAN間主機(jī)通信情況。

2.2實(shí)驗(yàn)器材

本研究根據(jù)高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀和特點(diǎn)。在CiscoPacketTracer模擬器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，進(jìn)行驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。電腦配置：處理器：AMD6-3420MAPU1.5GHZ，操作系統(tǒng)：4G64位操作系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)仿真設(shè)備：二層交換機(jī)Switch2950、三層交換機(jī)、路由器.

3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與仿真

3.1單臺Switch實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)

VLAN假設(shè)學(xué)校的校園網(wǎng)建設(shè)中有2個(gè)部門。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）置PC機(jī)的IP地址及子網(wǎng)掩碼。（2）交換機(jī)上分別創(chuàng)建vlan11、vlan22，不同的VLAN對應(yīng)的不同的部門。（3）交換機(jī)相應(yīng)的端口加入到相應(yīng)的VLAN中。（4）驗(yàn)驗(yàn)證與測試。核心代碼如下：Switch（config）#vlan11//創(chuàng)建vlan11Switch（config-vlan）#vlan22//創(chuàng)建vlan22Switch（config-vlan）#exitSwitch1（config）#interfacerangefastEthernet0/1-2//選擇交換機(jī)fa0/1-2端口Switch1（config-if）#switchportmodeaccess//將端口設(shè)置為access模式Switch1（config-if）#switchportaccessvlan11//端口設(shè)置加入到vlan11Switch1（config-if-range）#intfa0/3Switch1（config-if）#swimodeaccessSwitch1（config-if）#swiaccessvlan22實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2。通過測試得出位于相同vlan間PC1與PC2是可以相互通信的，而位于不同VLAN的PC1，PC3通信無法通信，見圖2，實(shí)驗(yàn)表明即使位于同一個(gè)交換機(jī)上不同vlan間也不能相互通信。

3.2跨交換機(jī)的實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)

VLAN當(dāng)屬于同一個(gè)VLAN成員分布在不同交換機(jī)的端口時(shí)，要實(shí)現(xiàn)VLAN內(nèi)部成員間通信，讓交換機(jī)間互聯(lián)鏈路匯集到一條鏈路上，即交換機(jī)的主干鏈路或中繼鏈路。各個(gè)VLAN的數(shù)據(jù)通過該鏈路進(jìn)行通信。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）C機(jī)的IP地址及子網(wǎng)掩碼。（2）交換機(jī)與交換機(jī)的主干鏈路端口配置為Trunk模式。（3）在每臺交換機(jī)上創(chuàng)建不同的VLAN，再將相應(yīng)的端口加入對應(yīng)的VLAN中（方法同在每個(gè)交換機(jī)上進(jìn)行單臺交換機(jī)的配置方法）。（4）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與測試。核心代碼如下：Switch_A（config）#vlan11Switch_A（config-vlan）#intfa0/1Switch_A（config-if）#switchportmodeaccessSwitch_A（config-if）#switchportaccessvlan11Switch_A（config-if）#exitSwitc_A（config）#intfa0/3Switc_A（config-if）#switchportmodetrunk//將交換機(jī)與交換機(jī)的相連的fa/3端口設(shè)置為trunk模式Switc_A（config-if）#exit繼續(xù)對交換機(jī)Switch_B創(chuàng)建不同VLAN，將端口fa0/1，fa0/2加入到相應(yīng)的VLAN中，fa0/3設(shè)置為trunk模式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：經(jīng)過測試所得，PC4可以跟PC5通信，見圖4，而不能跟PC6連通。實(shí)驗(yàn)表明只要屬于相同VLAN，就算位于不同的交換機(jī)上也可以進(jìn)行通信。實(shí)驗(yàn)說明位于不同交換機(jī)上相同的VLAN的PC4，PC5可以相互通信.

3.3三層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)VLAN間的通信

同一個(gè)局域網(wǎng)中各個(gè)子網(wǎng)的互聯(lián)以及VLAN間的路由使用三層交換機(jī)。三層交換機(jī)要是VLAN間的通信需要，需要在三層交換機(jī)上創(chuàng)建虛擬子接口SVI，并設(shè)置虛擬接口的IP地址，作為VLAN的網(wǎng)關(guān)地址，這樣才可以實(shí)現(xiàn)虛擬子接口間的路由進(jìn)行VLAN間相互通信。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）配置PC機(jī)的IP地址、子網(wǎng)掩碼及網(wǎng)關(guān)。（2）在三層交換機(jī)上創(chuàng)建不同vlan，并將相應(yīng)三層交換機(jī)端口加入到對應(yīng)局域網(wǎng)中；（或者分別在二層交換機(jī)上創(chuàng)建VLAN，這里，二層交換機(jī)與三層交換機(jī)鏈接的接口，均要設(shè)置為trunk模式）。（3）三層交換機(jī)上創(chuàng)建虛擬子接口并配置IP地址和子網(wǎng)掩碼。（4）開啟三層交換機(jī)的路由功能核心代碼如下：MUL_Switch（config）#vlan10MUL_Switch（config-vlan）#vlan20//創(chuàng)建虛擬子接口MUL_Switch（config-vlan）#intfa0/1MUL_Switch（config-if）#swimodeaccessMUL_Switch（config-if）#swiaccessvlan10//將端口加入相應(yīng)的虛擬子接口中MUL_Switch（config-if）#intvlan10MUL_Switch（config-if）#ipadd192.168.10.7255.255.255.0//對虛擬子接口配置IP參數(shù)MUL_Switch（config-if）#noshutdown繼續(xù)對三層交換機(jī)fa0/2端口加入虛擬子接口vlan20，并配置子接口的IP參數(shù).

3.4單臂路由實(shí)現(xiàn)

VLAN間的通信單臂路由是指在路由器的一個(gè)物理接口上通過配置子接口的方式，實(shí)現(xiàn)VLAN間的相互通信。子接口是依附于路由器物理接口的邏輯接口，一個(gè)物理接口可以衍生多個(gè)邏輯子接口，屬于同一個(gè)物理接口的多個(gè)邏輯子接口可以共用物理接口的物理配置參數(shù)，還具有各自獨(dú)立的連接層和網(wǎng)絡(luò)層配置參數(shù)。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）配置PC機(jī)的IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)。（2）在交換機(jī)上創(chuàng)建虛擬局域網(wǎng)，分別將交換機(jī)相應(yīng)的端口加入到相應(yīng)虛擬局域網(wǎng)中。（3）將交換機(jī)與路由器相連的端口配置為trunk模式。（4）在路由器的以太網(wǎng)物理接口創(chuàng)建邏輯子接口，將子接口劃分到相應(yīng)的VLAN中，并使用IEEE802.1Q協(xié)議封裝。

4結(jié)束語

VLAN技術(shù)作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)中重要的章節(jié)，本實(shí)驗(yàn)在VLAN的劃分技術(shù)中，主要從單交換機(jī)、夸交換機(jī)、單臂路由以及三層交換機(jī)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)配置與實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以幫助學(xué)生更好的理解網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析能力，在理論和實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)對VLAN技術(shù)的掌握。

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作者：黃竹芹 宋華 楊云霞