不同VLAN之間通信實驗設計與實現

李 永，甘新玲，王海燕

（1.濱州學院 教務處，山東 濱州 256600；2.濱州學院 計算機系，山東 濱州 256600）

近年來，計算機網絡技術飛速發展，交換機、路由器已經成為網絡的主流設備。隨著網絡的不斷延伸和擴展，用來隔離網絡間廣播域的VLAN（virtual local area network）技 術 得 到 了 廣 泛 應 用［1－3］，實 現 不 同VLAN間通信成為路由器的主要功能之一，也成為實際應用 技術之 一［4－5］。VLAN 劃分、VLAN 間通信等VLAN相關技術可以提高網絡的性能、提高可管理性和安全性，在實際網絡工程中已得到廣泛應用。因此，VLAN劃分和VLAN間通信等VLAN相關技術是計算機網絡課程實踐教學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絡實驗教學的現狀和特點，依托Packet Tracer網絡模擬器仿真實驗平臺，設計并實現了通過單臂路由、路由接口和三層交換路由功能實現不同VLAN之間通信的3種實驗方案，這樣一方面可以加深學生對VLAN劃分、VLAN間通信等VLAN相關技術的理解和掌握，增強學生對所學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投資成本，提高學生完成實驗的效率。同時對培養學生的動手能力和創造能力，提高教師的教學研究水平也具有重要意義［6－8］。

1 VLAN技術

VLAN即虛擬局域網，是一種通過將局域網內的設備邏輯地而不是物理地劃分成一個個網段，從而實現虛擬工作組的一種新興交換技術。VLAN技術主要特點是能隔離故障域、有效利用帶寬及提高網絡安全性。通過劃分VLAN技術實現不同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內部的廣播和單播流量都不會轉發到其他VLAN中，可以控制流量、有效地節省帶寬，從而提高了網絡的性能，同時做到了減少設備投資、簡化網絡管理、提高了網絡的安全性［9－11］。

利用Packet Tracer網絡模擬器仿真實驗平臺設計并實現了VLAN劃分、VLAN間通信等VLAN相關技術的實驗教學研究，促進了學生對相關理論知識的理解和運用，降低了計算機網絡實驗教學設備投入，具有重要意義［12］。

2 實驗內容設計

2.1 實驗目的

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。

2.2 實驗設備

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 單臂路由實現不同VLAN之間的通信

首先，構建單臂路由，實現不同VLAN之間通信。網絡拓撲結構如圖1所示。

圖1 單臂路由實現不同VLAN之間通信網絡拓撲圖

此時，在交換機S1上創建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，對每個子接口設置IP地址，作為VLAN的網關地址，并在子接口上封裝802.1Q協議。主要配置過程如下：

最后，測試PC10與PC20的通信結果（如圖2所示）。

圖2 PC10與PC20通信結果

2.3.2 路由接口實現不同VLAN之間的通信

首先，構建路由接口，實現不同VLAN之間通信。網絡拓撲結構如圖3所示。

圖3 路由接口實現不同VLAN之間通信網絡拓撲圖

此時，在交換機S1上創建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設置成Trunk模式；在交換機S2上創建VLAN30，并 把 端 口 fastEthernet 0／1 劃 分 到VLAN30中，端口fastEthernet0／24設置成Trunk模式；在路由器 R1的fastEthernet 0／0、0／1端口上配置子接口，對每個子接口設置IP地址，作為VLAN的網關地址，并在子接口上封裝802.1Q協議。主要配置過程如下：

最后，測試PC2與PC4的通信結果（如圖4所示）。

圖4 PC2與PC4通信結果

2.3.3 三層交換路由功能實現不同VLAN之間的通信

首先，構建三層交換路由功能，實現不同VLAN之間的通信。拓撲結構如圖5所示。

此時，在交換機S1上創建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設置成Trunk模式；在交換機S2上創建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設置成Trunk模式；在三層交換機S3上創建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，設置端口fastEthernet 0／1和fastEthernet 0／2為Trunk 模式，封裝dot1q協議，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不同VLAN之間通信網絡拓撲圖

最后，測試PC31與PC22的通信結果（如圖6所示）。

圖6 PC31與PC22通信結果

3 結論

本文研究了不同VLAN之間的通信問題，設計出了實現不同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不同的VLAN之間的通信，并在Packet Tracer仿真環境中給出了詳細的實驗過程，可以使學生從理論上和實踐上更好地理解和掌握VLAN技術。

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