不同VLAN之間通信實驗設(shè)計與實現(xiàn)

李 永，甘新玲，王海燕

（1.濱州學(xué)院 教務(wù)處，山東 濱州 256600；2.濱州學(xué)院 計算機系，山東 濱州 256600）

近年來，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展，交換機、路由器已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)的主流設(shè)備。隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷延伸和擴展，用來隔離網(wǎng)絡(luò)間廣播域的VLAN（virtual local area network）技 術(shù) 得 到 了 廣 泛 應(yīng) 用［1－3］，實 現(xiàn) 不 同VLAN間通信成為路由器的主要功能之一，也成為實際應(yīng)用 技術(shù)之 一［4－5］。VLAN 劃分、VLAN 間通信等VLAN相關(guān)技術(shù)可以提高網(wǎng)絡(luò)的性能、提高可管理性和安全性，在實際網(wǎng)絡(luò)工程中已得到廣泛應(yīng)用。因此，VLAN劃分和VLAN間通信等VLAN相關(guān)技術(shù)是計算機網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)中必須理解和掌握的重要知識點。

針對目前高等院校計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀和特點，依托Packet Tracer網(wǎng)絡(luò)模擬器仿真實驗平臺，設(shè)計并實現(xiàn)了通過單臂路由、路由接口和三層交換路由功能實現(xiàn)不同VLAN之間通信的3種實驗方案，這樣一方面可以加深學(xué)生對VLAN劃分、VLAN間通信等VLAN相關(guān)技術(shù)的理解和掌握，增強學(xué)生對所學(xué)知識的實際運用能力；另一方面可以在一定程度上減少實驗教學(xué)投資成本，提高學(xué)生完成實驗的效率。同時對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)造能力，提高教師的教學(xué)研究水平也具有重要意義［6－8］。

1 VLAN技術(shù)

VLAN即虛擬局域網(wǎng)，是一種通過將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地而不是物理地劃分成一個個網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的一種新興交換技術(shù)。VLAN技術(shù)主要特點是能隔離故障域、有效利用帶寬及提高網(wǎng)絡(luò)安全性。通過劃分VLAN技術(shù)實現(xiàn)不同VLAN成員之間不可直接通信，需要通過路由支持才能通信，而相同VLAN成員之間通過VLAN交換機可以直接通信，不需要路由支持。這樣一個VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量都不會轉(zhuǎn)發(fā)到其他VLAN中，可以控制流量、有效地節(jié)省帶寬，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的性能，同時做到了減少設(shè)備投資、簡化網(wǎng)絡(luò)管理、提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性［9－11］。

利用Packet Tracer網(wǎng)絡(luò)模擬器仿真實驗平臺設(shè)計并實現(xiàn)了VLAN劃分、VLAN間通信等VLAN相關(guān)技術(shù)的實驗教學(xué)研究，促進了學(xué)生對相關(guān)理論知識的理解和運用，降低了計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)設(shè)備投入，具有重要意義［12］。

2 實驗內(nèi)容設(shè)計

2.1 實驗?zāi)康?/h3>

利用單臂路由、路由接口和三層交換路由功能的3種方案分別實現(xiàn)了不同VLAN之間的通信，能夠從理論上和實踐上更好地理解和掌握VLAN技術(shù)。

2.2 實驗設(shè)備

包括1臺 Cisco Router 2811、2臺Switch 2960、1臺Switch 3560及多臺PC機。

2.3 實驗過程與主要配置步驟

2.3.1 單臂路由實現(xiàn)不同VLAN之間的通信

首先，構(gòu)建單臂路由，實現(xiàn)不同VLAN之間通信。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 單臂路由實現(xiàn)不同VLAN之間通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

此時，在交換機S1上創(chuàng)建VLAN10和VLAN20，并把端口fastEthernet 0／1、fastEthernet0／2分別劃分到VLAN10和VLAN20中，端口fastEthernet0／3設(shè)置成Trunk模式；在路由器R1的fastEthernet 0／0端口上配置子接口，對每個子接口設(shè)置IP地址，作為VLAN的網(wǎng)關(guān)地址，并在子接口上封裝802.1Q協(xié)議。主要配置過程如下：

最后，測試PC10與PC20的通信結(jié)果（如圖2所示）。

圖2 PC10與PC20通信結(jié)果

2.3.2 路由接口實現(xiàn)不同VLAN之間的通信

首先，構(gòu)建路由接口，實現(xiàn)不同VLAN之間通信。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 路由接口實現(xiàn)不同VLAN之間通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

此時，在交換機S1上創(chuàng)建VLAN20和VLAN30，并把端口fastEthernet 0／1、fastEthernet0／2分別劃分到VLAN20和VLAN30中，端口fastEthernet0／24設(shè)置成Trunk模式；在交換機S2上創(chuàng)建VLAN30，并 把 端 口 fastEthernet 0／1 劃 分 到VLAN30中，端口fastEthernet0／24設(shè)置成Trunk模式；在路由器 R1的fastEthernet 0／0、0／1端口上配置子接口，對每個子接口設(shè)置IP地址，作為VLAN的網(wǎng)關(guān)地址，并在子接口上封裝802.1Q協(xié)議。主要配置過程如下：

最后，測試PC2與PC4的通信結(jié)果（如圖4所示）。

圖4 PC2與PC4通信結(jié)果

2.3.3 三層交換路由功能實現(xiàn)不同VLAN之間的通信

首先，構(gòu)建三層交換路由功能，實現(xiàn)不同VLAN之間的通信。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。

此時，在交換機S1上創(chuàng)建VLAN20和VLAN30，并把端口fastEthernet 0／1、fastEthernet0／2分別劃分到VLAN20和VLAN30中，端口fastEthernet0／24設(shè)置成Trunk模式；在交換機S2上創(chuàng)建VLAN20和VLAN30，并把端口fastEthernet 0／1、fastEthernet0／2分別劃分到VLAN20和VLAN30中，端口fastEthernet0／24設(shè)置成Trunk模式；在三層交換機S3上創(chuàng)建VLAN20和VLAN30，并給VLAN20端口分配IP地址192.168.1.254，VLAN30端口分配IP地址172.16.1.254，同時，設(shè)置端口fastEthernet 0／1和fastEthernet 0／2為Trunk 模式，封裝dot1q協(xié)議，并啟動路由功能。主要配置過程如下：

圖5 三層交換路由功能實現(xiàn)不同VLAN之間通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

最后，測試PC31與PC22的通信結(jié)果（如圖6所示）。

圖6 PC31與PC22通信結(jié)果

3 結(jié)論

本文研究了不同VLAN之間的通信問題，設(shè)計出了實現(xiàn)不同VLAN之間通信的3種實驗方案，即通過單臂路由、路由接口和三層交換路由功能實現(xiàn)不同的VLAN之間的通信，并在Packet Tracer仿真環(huán)境中給出了詳細(xì)的實驗過程，可以使學(xué)生從理論上和實踐上更好地理解和掌握VLAN技術(shù)。

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