局域网实现VLAN.doc

1、局域网实现 VLAN 局域网实现 VLAN 实例 局域网实现 VLAN 实例计算机网络技术的发展犹如戏剧舞台，你方唱罢我登台。从传统的以太网 （10Mb/s）发展到快速以太网（100Mb/s）和千兆以太网（1000Mb/s）也不过几年的时间，其迅猛的 势头实在令人吃惊。而现在中大型规模网络建设中，以千兆三层交换机为核心的所谓“千兆主干跑、百兆 到桌面”的主流网络模型已不胜枚举。 现在，网络业界对“三层交换”和 VLAN 这两词已经不感到陌生了。 一、什么是三层交换和 VLAN 要回答这个问题我们还是先看看以太网的工作原理。以太网的工作原理是 利用二进制位形成的一个个字节组合成一帧帧的数据（其实

2、是一些电脉冲）在导线中进行传播。 首先，以太网网段上需要进行数据传送的节点对导线进行监听，这个过程称为 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 带有冲突监测的载波侦听多址访问）的载波侦听。 如果，这时有另外的节点正在传送数据，监听节点将不得不等待，直到传送节点的传送任务结束。如果某 时恰好有两个工作站同时准备传送数据，以太网网段将发出“冲突 ”信号。这时，节点上所有的工作站都将 检测到冲突信号，因为这时导线上的电压超出了标准电压。这时以太网网段上的任何节点都要等冲突结束 后才能够传送数据。也就是说在 CSMA

3、/CD 方式下，在一个时间段，只有一个节点能够在导线上传送数 据。而转发以太网数据帧的联网设备是集线器,它是一层设备，传输效率比较低。冲突的产生降低了以太 网的带宽，而且这种情况又是不可避免的。所以，当导线上的节点越来越多后，冲突的数量将会增加。显 而易见的解决方法是限制以太网导线上的节点，需要对网络进行物理分段。将网络进行物理分段的网络设 备用到了网桥与交换机。网桥和交换机的基本作用是只发送去往其他物理网段的信息。所以，如果所有的 信息都只发往本地的物理网段，那么网桥和交换机上就没有信息通过。这样可以有效减少网络上的冲突。 网桥和交换机是基于目标 MAC（介质访问控制）地址做出转发决定的，它

4、们是二层设备。 我们已经知道了以太网的缺点及物理网段中冲突的影响，现在，我们来看看另外一种导致网络降低运行速 度的原因：广播。广播存在于所有的网络上，如果不对它们进行适当的控制，它们便会充斥于整个网络， 产生大量的网络通信。广播不仅消耗了带宽，而且也降低了用户工作站的处理效率。由于各种各样的原因， 网络操作系统（NOS）使用了广播，TCP/IP 使用广播从 IP 地址中解析 MAC 地址，还使用广播通过 RIP 和 IGRP 协议进行宣告，所以，广播也是不可避免的。网桥和交换机将对所有的广播信息进行转发，而路 由器不会。所以，为了对广播进行控制，就必须使用路由器。路由器是基于第 3 层报头、目

5、标 IP 寻址、 目标 IPX 寻址或目标 Appletalk 寻址做出转发决定。路由器是 3 层设备。 在这里，我们就容易理解三层交换技术了，通俗地讲，就是将路由与交换合二为一的技术。路由器在对第 一个数据流进行路由后，将会产生一个 MAC 地址与 IP 地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将 根据此映射表直接从二层进行交换而不是再次路由，提供线速性能，从而消除了路由器进行路由选择而造 成网络的延迟，提高了数据包转发的效率。采用此技术的交换机我们常称为三层交换机。 那么，什么是 VLAN 呢？VLAN （Virtual Local Area Network）就是虚拟局域网的意思。VLAN

6、 可以 不考虑用户的物理位置，而根据功能、应用等因素将用户从逻辑上划分为一个个功能相对独立的工作组， 每个用户主机都连接在一个支持 VLAN 的交换机端口上并属于一个 VLAN。同一个 VLAN 中的成员都共 享广播，形成一个广播域，而不同 VLAN 之间广播信息是相互隔离的。这样，将整个网络分割成多个不 同的广播域（VLAN）。一般来说，如果一个 VLAN 里面的工作站发送一个广播，那么这个 VLAN 里面所 有的工作站都接收到这个广播，但是交换机不会将广播发送至其他 VLAN 上的任何一个端口。如果要将 广播发送到其它的 VLAN 端口，就要用到三层交换机。 二、如何配置三层交换机创建 V

7、LAN 以下的介绍都是基于 Cisco 交换机的 VLAN。Cisco 的 VLAN 实现通常是以端口为中心的 ,与节点相连的 端口将确定它所驻留的 VLAN。将端口分配给 VLAN 的方式有两种，分别是静态的和动态的. 形成静态 VLAN 的过程是将端口强制性地分配给 VLAN 的过程。即我们先在 VTP （VLAN Trunking Protocol）Server 上建立 VLAN，然后将每个端口分配给相应的 VLAN 的过程。这是我们创建 VLAN 最 常用的方法。 动态 VLAN 形成很简单，由具体的机器决定自己属于哪个 VLAN。即我们先建立一个 VMPS（VLAN Membersh

8、ip Policy Server）VLAN 管理策略服务器，里面包含一个文本文件，文件中存有与 VLAN 映 射的 MAC 地址表。交换机根据这个映射表决定将端口分配给何种 VLAN。这种方法有很大的优势，但创 建数据库是一项非常艰苦而且非常繁琐的工作。 下面以实例说明如何在一个典型的快速以太局域网中实现 VLAN。 所谓典型局域网就是指由一台具备三层交换功能的核心交换机接几台分支交换机（不一定具备三层交换能 力）。我们假设核心交换机名称为：COM；分支交换机分别为：PAR1、PAR2 、PAR3，分别通过 Port 1 的光线模块与核心交换机相连；并且假设 VLAN 名称分别为 COUNTE

9、R、MARKET 、MANAGING 需要做的工作： 1、设置 VTP DOMAIN（核心、分支交换机上都设置） 2、配置中继（核心、分支交换机上都设置） 3、创建 VLAN（在 server 上设置） 4、将交换机端口划入 VLAN 5、配置三层交换 1、设置 VTP DOMAIN。 VTP DOMAIN 称为管理域。 交换 VTP 更新信息的所有交换机必须配置为相同的管理域。如果所有的交换机都以中继线相连，那么只 要在核心交换机上设置一个管理域，网络上所有的交换机都加入该域，这样管理域里所有的交换机就能够 了解彼此的 VLAN 列表。 COM#vlan database 进入 VLAN 配

10、置模式 COM(vlan)#vtp domain COM 设置 VTP 管理域名称 COM COM(vlan)#vtp server 设置交换机为服务器模式 PAR1#vlan database 进入 VLAN 配置模式 PAR1(vlan)#vtp domain COM 设置 VTP 管理域名称 COM PAR1(vlan)#vtp Client 设置交换机为客户端模式 PAR2#vlan database 进入 VLAN 配置模式 PAR2(vlan)#vtp domain COM 设置 VTP 管理域名称 COM PAR2(vlan)#vtp Client 设置交换机为客户端模式 PAR

11、3#vlan database 进入 VLAN 配置模式 PAR3(vlan)#vtp domain COM 设置 VTP 管理域名称 COM PAR3(vlan)#vtp Client 设置交换机为客户端模式 注意：这里设置核心交换机为 Server 模式是指允许在该交换机上创建、修改、删除 VLAN 及其他一些对 整个 VTP 域的配置参数，同步本 VTP 域中其他交换机传递来的最新的 VLAN 信息；Client 模式是指本交 换机不能创建、删除、修改 VLAN 配置，也不能在 NVRAM 中存储 VLAN 配置，但可同步由本 VTP 域中 其他交换机传递来的 VLAN 信息。 2、配置

12、中继为了保证管理域能够覆盖所有的分支交换机，必须配置中继。 Cisco 交换机能够支持任何介质作为中继线，为了实现中继可使用其特有的 ISL 标签。 ISL（InterSwitch Link）是一个在交换机之间、交换机与路由器之间及交换机与服务器之间传递多个 VLAN 信息及 VLAN 数据流的协议，通过在交换机直接相连的端口配置 ISL 封装，即可跨越交换机进行 整个网络的 VLAN 分配和进行配置。 在核心交换机端配置如下： COM(config)#interface gigabitEthernet 2/1 COM(config-if)#switchport COM(config-if)#

13、switchport trunk encapsulation isl 配置中继协议 COM(config-if)#switchport mode trunk COM(config)#interface gigabitEthernet 2/2 COM(config-if)#switchport COM(config-if)#switchport trunk encapsulation isl 配置中继协议 COM(config-if)#switchport mode trunk COM(config)#interface gigabitEthernet 2/3 COM(config-if)#sw

14、itchport COM(config-if)#switchport trunk encapsulation isl 配置中继协议 COM(config-if)#switchport mode trunk 在分支交换机端配置如下： PAR1(config)#interface gigabitEthernet 0/1 PAR1(config-if)#switchport mode trunk PAR2(config)#interface gigabitEthernet 0/1 PAR2(config-if)#switchport mode trunk PAR3(config)#interface

15、 gigabitEthernet 0/1 PAR3(config-if)#switchport mode trunk 此时，管理域算是设置完毕了。 3、创建 VLAN 一旦建立了管理域，就可以创建 VLAN 了。 COM(vlan)#Vlan 10 name COUNTER 创建了一个编号为 10 名字为 COUNTER 的 VLAN COM(vlan)#Vlan 11 name MARKET 创建了一个编号为 11 名字为 MARKET 的 VLAN COM(vlan)#Vlan 12 name MANAGING 创建了一个编号为 12 名字为 MANAGING 的 VLAN 注意，这里的

16、VLAN 是在核心交换机上建立的，其实，只要是在管理域中的任何一台 VTP 属性为 Server 的交换机上建立 VLAN，它就会通过 VTP 通告整个管理域中的所有的交换机。但如果要将具体的 交换机端口划入某个 VLAN，就必须在该端口所属的交换机上进行设置。 4、将交换机端口划入 VLAN 例如，要将 PAR1、PAR2、PAR3 分支交换机的端口 1 划入 COUNTER VLAN，端口 2 划入 MARKET VLAN，端口 3 划入 MANAGING VLAN PAR1(config)#interface fastEthernet 0/1 配置端口 1 PAR1(config-if)

17、#switchport access vlan 10 归属 COUNTER VLAN PAR1(config)#interface fastEthernet 0/2 配置端口 2 PAR1(config-if)#switchport access vlan 11 归属 MARKET VLAN PAR1(config)#interface fastEthernet 0/3 配置端口 3 PAR1(config-if)#switchport access vlan 12 归属 MANAGING VLAN PAR2(config)#interface fastEthernet 0/1 配置端口 1

18、PAR2(config-if)#switchport access vlan 10 归属 COUNTER VLAN PAR2(config)#interface fastEthernet 0/2 配置端口 2 PAR2(config-if)#switchport access vlan 11 归属 MARKET VLAN PAR2(config)#interface fastEthernet 0/3 配置端口 3 PAR2(config-if)#switchport access vlan 12 归属 MANAGING VLAN PAR3(config)#interface fastEther

19、net 0/1 配置端口 1 PAR3(config-if)#switchport access vlan 10 归属 COUNTER VLAN PAR3(config)#interface fastEthernet 0/2 配置端口 2 PAR3(config-if)#switchport access vlan 11 归属 MARKET VLAN PAR3(config)#interface fastEthernet 0/3 配置端口 3 PAR3(config-if)#switchport access vlan 12 归属 MANAGING VLAN 5、配置三层交换 到这里，VLAN

20、 已经基本划分完毕。但是，VLAN 间如何实现三层（网络层）交换呢？这时就要给各 VLAN 分配网络（IP ）地址了。给 VLAN 分配 IP 地址分两种情况，其一，给 VLAN 所有的节点分配静态 IP 地址；其二，给 VLAN 所有的节点分配动态 IP 地址。下面就这两种情况分别介绍。 假设给 VLAN COUNTER 分配的接口 Ip 地址为 172.16.58.1/24，网络地址为：172.16.58.0， VLAN MARKET 分配的接口 Ip 地址为 172.16.59.1/24，网络地址为：172.16.59.0， VLAN MANAGING 分配接口 Ip 地址为 172.1

21、6.60.1/24， 网络地址为 172.16.60.0 如果动态分配 IP 地址，则设网络上的 DHCP 服务器 IP 地址为 172.16.1.11。 (1)给 VLAN 所有的节点分配静态 IP 地址。 首先在核心交换机上分别设置各 VLAN 的接口 IP 地址。核心交换机将 vlan 做为一种接口对待，就象路 由器上的一样，如下所示： COM(config)#interface vlan 10 COM(config-if)#ip address 172.16.58.1 255.255.255.0 VLAN10 接口 IP COM(config)#interface vlan 11 CO

22、M(config-if)#ip address 172.16.59.1 255.255.255.0 VLAN11 接口 IP COM(config)#interface vlan 12 COM(config-if)#ip address 172.16.60.1 255.255.255.0 VLAN12 接口 IP 再在各接入 VLAN 的计算机上设置与所属 VLAN 的网络地址一致的 IP 地址，并且把默认网关设置为该 VLAN 的接口地址。这样，所有的 VLAN 也可以互访了。 (2)给 VLAN 所有的节点分配动态 IP 地址。 首先在核心交换机上分别设置各 VLAN 的接口 IP 地址和

23、同样的 DHCP 服务器的 IP 地址，如下所示： COM(config)#interface vlan 10 COM(config-if)#ip address 172.16.58.1 255.255.255.0 VLAN10 接口 IP COM(config-if)#ip helper-address 172.16.1.11 DHCP Server IP COM(config)#interface vlan 11 COM(config-if)#ip address 172.16.59.1 255.255.255.0 VLAN11 接口 IP COM(config-if)#ip helper

24、-address 172.16.1.11 DHCP Server IP COM(config)#interface vlan 12 COM(config-if)#ip address 172.16.60.1 255.255.255.0 VLAN12 接口 IP COM(config-if)#ip helper-address 172.16.1.11 DHCP Server IP 再在 DHCP 服务器上设置网络地址分别为 172.16.58.0，172.16.59.0，172.16.60.0 的作用域，并 将这些作用域的“路由器” 选项设置为对应 VLAN 的接口 IP 地址。这样，可以保证所有的 VLAN 也可以互 访了。 最后在各接入 VLAN 的计算机进行网络设置，将 IP 地址选项设置为自动获得 IP 地址即可。