《計算機網(wǎng)絡(luò)工程實訓(xùn)》課件第13章

第13章交換機VLAN基本配置13.1實訓(xùn)目的13.2實訓(xùn)環(huán)境13.3實訓(xùn)內(nèi)容13.4實訓(xùn)步驟13.5實訓(xùn)思考

13.1實訓(xùn)目的

(1)理解VLAN、VLANTrunk、VTP等的基本概念；

(2)熟悉交換機配置VLAN的相關(guān)命令；

(3)掌握在交換機上創(chuàng)建、刪除、查看VLAN的方法；

(4)掌握VLANTrunk配置跨交換機的VLAN方法；

(5)掌握配置VTP的方法；

13.2實訓(xùn)環(huán)境

13.2.1實訓(xùn)器材

(1)?CiscoCatalyst2900系列交換機兩臺(每組)；

(2)?RJ45直通型五類或超五類UTP網(wǎng)線若干條，交叉型五類或超五類UTP網(wǎng)線若干條；

(3)帶有超級終端程序的PC機若干臺；

(4)帶有超級終端程序的PC機(帶100M網(wǎng)卡)若干臺；

(5)控制(反接)線一條，轉(zhuǎn)換口一個(每組)。13.2.2網(wǎng)絡(luò)示意圖

按圖13-1所示將對應(yīng)設(shè)備連接好，建立一個包含兩臺交換機的實訓(xùn)環(huán)境。圖13-1交換機配置VLAN實訓(xùn)環(huán)境13.2.3實訓(xùn)環(huán)境解析

1.組建實訓(xùn)環(huán)境

如圖13-1所示，用交叉型UTP網(wǎng)線，把CiscoCatalyst2900系列交換機的FastEthernet0/24接口和SwitchB交換機的FastEthernet0/24接口連接起來。然后，分別各用一條直通型五類或超五類UTP網(wǎng)線，一端連接SwitchA交換機的FastEthernet0/24接口和SwitchB交換機的FastEthernet0/24接口，另一端各連接一臺PC機的網(wǎng)卡接口上；用控制(反接)線一端通過RJ45到DB-9連接器與計算機的串行口(如COM1口)相連，另一端分別與這兩臺交換機的Console接口相連。

Console接口主要用來初始配置交換機。通過RJ45直通型五類或超五類UTP網(wǎng)線，每臺交換機分別連接PC機(帶100M網(wǎng)卡)。

2.?VLAN、Trunk、VTP

(1)交換機的VLAN(虛擬局域網(wǎng))技術(shù)把物理上直接相連的網(wǎng)絡(luò)從邏輯上劃分為多個子網(wǎng)。每一個VLAN對應(yīng)著一個廣播域，處于不同VLAN上的主機不能進行通信，不同VLAN之間的通信要引入第三層交換技術(shù)才可以解決。

通常，VLAN的實現(xiàn)可以基于交換機接口、MAC地址或IP地址等?；诮涌趯崿F(xiàn)的VIAN也稱為靜態(tài)VLAN，是由網(wǎng)管人員使用網(wǎng)管軟件或直接設(shè)置交換機的接口，使其直接從屬某個虛擬網(wǎng)。經(jīng)設(shè)置后，這些接口一直保持這些屬性，除非網(wǎng)管人員重新設(shè)置。相對而言，這種方法較麻煩，但安全，容易配置和維護。動態(tài)VLAN則是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的MAC地址、邏輯地址或協(xié)議類型，借助智能管理軟件動態(tài)確定它們的從屬。

(2)當(dāng)一個VLAN跨過不同的交換機時，在同一VLAN，但卻在不同的交換機上的計算機進行通信時需要使用Trunk。Trunk技術(shù)使得在一條物理線路上可以傳送多個VLAN的信息，交換機從屬于某一VLAN(例如VLAN3)的接口接收到數(shù)據(jù)，在Trunk鏈路上進行傳輸前，會加上一個標(biāo)記，表明該數(shù)據(jù)是VLAN3的；到了對方交換機，交換機會把該標(biāo)記去掉，只發(fā)送到屬于VLAN3的接口上。

(3)?VTP(VLANTrunkProtocol,VLAN中繼協(xié)議)提供了一種用于在交換機上管理VLAN的方法，該協(xié)議使得我們可以在一個或者幾個中央點(Server)上創(chuàng)建、修改、刪除VLAN，VLAN信息通過Trunk鏈路自動擴散到其他交換機，任何參與VTP的交換機都可以接受這些修改，所有交換機保持相同的VLAN信息。

VTP被組織成管理域(VTPDomain)，相同域中的交換機能共享VLAN信息。根據(jù)交換機在VTP域中的作用不同，VTP可以分為3種模式：①服務(wù)器模式(Server)：在VTP服務(wù)器上能創(chuàng)建、修改、刪除VLAN，同時這些信息會通告給域中的其他交換機。在默認(rèn)情況下，交換機是服務(wù)器模式。

②客戶機模式(Client)：VTP客戶機上不允許創(chuàng)建、修改、刪除VLAN，但它會監(jiān)聽來自其他交換機的VTP通告并更改自己的VLAN信息。

③透明模式(Transparent)：這種模式的交換機不參與VTP?？梢栽谶@種模式的交換機上創(chuàng)建、修改、刪除VLAN，但是這些VLAN信息并不會通告給其他交換機，它也不接受其他交換機的VTP通告而更新自己的VLAN信息。

13.3實訓(xùn)內(nèi)容

13.3.1VLAN的組網(wǎng)方法

VLAN可以根據(jù)功能、部門或應(yīng)用進行劃分，而無須考慮用戶的物理位置。以太網(wǎng)交換機的每個端口都可以分配給一個VLAN。分配給同一個VLAN的端口共享廣播域(一個站點發(fā)送廣播信息，同一VLAN中的所有站點都可以聽到)，分配給不同VLAN的端口不共享廣播域。虛擬局域網(wǎng)既可以在單臺交換機中實現(xiàn)，也可以跨越多個交換機實現(xiàn)，如圖13-2所示。圖13-2VLAN的實現(xiàn)方法在交換機上劃分VLAN的實現(xiàn)方法，可以大致分為6類，分別介紹如下。

1.基于端口劃分的VLAN

基于端口劃分的VLAN是最常應(yīng)用的一種VLAN劃分方法，應(yīng)用也最為廣泛、最有效，目前絕大多數(shù)VLAN協(xié)議的交換機都提供這種VLAN配置方法?；诙丝诘腣LAN是根據(jù)以太網(wǎng)交換機的端口來劃分廣播域的。也就是說，交換機某些端口連接的主機在一個廣播域內(nèi)，而另一些端口連接的主機在另一廣播域，VLAN和端口連接的主機無關(guān)，如圖13-3和表13-1所示。圖13-3基于端口的VLAN劃分假設(shè)指定交換機的端口1、3、5屬于VLAN2，端口2、4屬于VLAN3，此時，主機A、主機C和主機E在同一VLAN中，主機B和主機D在另一VLAN中。如果將主機A和主機B交換連接端口，則VLAN表仍然不變，而主機A變成與主機D在同一VLAN?；诙丝诘腣LAN配置簡單，網(wǎng)絡(luò)的可監(jiān)控性強，但缺乏足夠的靈活性，當(dāng)用戶在網(wǎng)絡(luò)中的位置發(fā)生變化時，必須由網(wǎng)絡(luò)管理員將交換機端口重新進行配置。基于端口的VLAN比較適合用戶或設(shè)備位置相對穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

2.基于MAC地址劃分VLAN

這種劃分VLAN的方法是根據(jù)每個主機的MAC地址來劃分的，即對每個MAC地址的主機都配置它屬于哪個組，它實現(xiàn)的機制就是每一塊網(wǎng)卡都對應(yīng)唯一的MAC地址，VLAN交換機跟蹤屬于VLANMAC的地址。這種方式的VLAN允許網(wǎng)絡(luò)用戶從一個物理位置移動到另一個物理位置時，自動保留其所屬VLAN的成員身份。由這種劃分的機制可以看出，這種VLAN劃分方法的最大優(yōu)點就是當(dāng)用戶物理位置移動時，即從一個交換機換到其他的交換機時，VLAN不用重新配置，因為它是基于用戶，而不是基于交換機的接口。這種方法的缺點是初始化時，所有的用戶都必須進行配置，如果有幾百個甚至上千個用戶的話，配置是非常繁瑣的，所以這種劃分方法通常適用于小型局域網(wǎng)。而且這種劃分方法也導(dǎo)致了交換機執(zhí)行效率的降低，因為在每一個交換機的接口都可能存在很多個VLAN組的成員，保存了許多用戶的MAC地址，查詢起來相當(dāng)不容易。另外，對于使用筆記本電腦的用戶來說，他們的網(wǎng)卡可能經(jīng)常更換，這樣VLAN就必須經(jīng)常配置。

3.基于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議劃分VLAN

VLAN按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來劃分，可分為IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN網(wǎng)絡(luò)。這種按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來組成的VLAN，可使廣播域跨越多個VLAN交換機。這對于希望針對具體應(yīng)用和服務(wù)來組織用戶的網(wǎng)絡(luò)管理員來說是非常具有吸引力的。而且，用戶可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部自由移動，但其VLAN成員身份仍然保持不變。這種方法的優(yōu)點是用戶的物理位置改變了，不需要重新配置所屬的VLAN，而且可以根據(jù)協(xié)議類型來劃分VLAN，這對網(wǎng)絡(luò)管理者來說很重要。還有，這種方法不需要附加的幀標(biāo)簽來識別VLAN，這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)的通信量。這種方法的缺點是效率低，因為檢查每一個數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層地址是需要消耗處理時間的(相對于前面兩種方法)，一般的交換機芯片都可以自動檢查網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)包的以太網(wǎng)禎頭，但要讓芯片能檢查IP幀頭，需要更高的技術(shù)，同時也更費時。當(dāng)然，這與各個廠商的實現(xiàn)方法有關(guān)。

4.根據(jù)IP組播劃分VLAN

IP組播實際上也是一種VLAN的定義，即認(rèn)為一個IP組播組就是一個VLAN。這種劃分方法將VLAN擴大到了廣域網(wǎng)，因此這種方法具有更大的靈活性，而且也很容易通過路由器進行擴展，主要適合于不在同一地理范圍的局域網(wǎng)用戶組成一個VLAN，不適合局域網(wǎng)，主要是因為效率不高。

5.按策略劃分VLAN

基于策略組成的VLAN能實現(xiàn)多種分配方法，包括VLAN交換機接口、MAC地址、IP地址、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議等。網(wǎng)絡(luò)管理人員可根據(jù)自己的管理模式和本單位的需求來決定選擇哪種類型的VLAN。

6.按用戶定義、非用戶授權(quán)劃分VLAN

基于用戶定義、非用戶授權(quán)來劃分VLAN，是指為了適應(yīng)特別的VLAN網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)用戶的特別要求來定義和設(shè)計VLAN，而且可以讓非VLAN群體用戶訪問VLAN，但是需要提供用戶密碼，在得到VLAN管理的認(rèn)證后才可以加入一個VLAN。13.3.2配置交換機的VLAN和VTP方法

根據(jù)圖13-1所搭建的交換機配置VLAN實訓(xùn)環(huán)境，配置方法如下：

(1)在交換機上配置VTP和VLAN的方法有兩種，本實訓(xùn)是使用vlandatabase命令的一種；另一種是在全局配置模式下發(fā)出配置命令，格式與vlandatabase方式相似。

(2)使用vlandatabase命令進入VLAN配置模式。在VLAN配置模式下，可以設(shè)置VTP的一系列屬性，如vtp??命令所示，也可以對VLAN進行定義。

(3)把SwitchA交換機設(shè)置成VTPServer模式(缺省配置)，VTP域名為Test。

(4)定義V10、V11、V12和V13等4個VLAN。

(5)?showvtpstatus命令顯示了VTP相關(guān)的配置和狀態(tài)信息，我們應(yīng)主要關(guān)注VTP模式、域名、數(shù)量等信息。

(6)showvtpcounters命令列出了VTP的統(tǒng)計信息，表明各種VTP相關(guān)包的收發(fā)情況，因為SwitchA交換機與SwitchB交換機沒有進行VTP信息的傳輸，所以各項數(shù)值均為0。

(7)在接口配置模式下的switchportmodeaccess命令設(shè)置對應(yīng)接口為靜態(tài)VLAN訪問模式。

(8)在接口配置模式下的switchportaccessvlan命令把接口分配給相應(yīng)的VLAN。

(9)配置了SwitchB交換機的VTP屬性，域名設(shè)為Test，模式為Client。

(10)設(shè)置了SwitchA和SwitchB之間的VLANTrunk。?所使用的命令是在接口配置模式下發(fā)出switchportmodetrunk。當(dāng)然這是命令的一種形式，設(shè)置Trunk還有其他可選的命令形式。

(11)showinterfacef0/24switchport查看了FastEthernet0/24接口上的交換接口屬性，我們關(guān)心的是幾個與Trunk相關(guān)的信息。它們是：運行方式為Trunk、Trunk，封裝格式為802.1Q、Trunk中允許所有VLAN傳輸?shù)取?/p>

(12)完成兩臺交換機之間的Trunk配置后，可以看到SwitchB交換機上的VTP和VLAN屬性已經(jīng)可以從SwitchA交換機自動獲得。

(13)最后發(fā)出的ping指令表明SwitchA和SwitchB之間在IP層是連通的，并且再次驗證了Trunk的工作是正常的。

13.4實訓(xùn)步驟

通過虛擬終端或Telnet方式登錄到交換機，首先對交換機做初始化配置。

1.在同一交換機上創(chuàng)建VLAN

要配置VLAN，首先要先創(chuàng)建VLAN，然后才把交換機的接口劃分到特定的接口上。

步驟1：按圖13-1所示將實訓(xùn)設(shè)備連接起來，并為每個主機分配IP地址(同一網(wǎng)段)，然后使用ping命令觀察主機間的連通情況。

步驟2：在交換機SwitchA的特權(quán)模式下，輸入“showvlan”查看當(dāng)前VLAN狀態(tài)，方法如下：

SwitchA>enable

SwitchA#showvlan

使用“showvlan”或者“showvlanbrief”命令可以查看VLAN的信息，以及每個VLAN上有什么接口。要注意這里只能看到的是本交換機上哪個接口在VLAN上，而不能看到其他交換機的接口在什么VLAN上?？刹殚喗粨Q機的使用手冊或在線幫助，了解顯示信息中各項的含義。

步驟3：在交換機SwitchA的特權(quán)模式下輸入“vlandatabase”，進入VLAN配置模式，再輸入“vlan2”，創(chuàng)建一個編號為2的VLAN，方法如下：SwitchA#vlandatabase //進入到VLAN配置模式

SwitchA(vlan)#vlan10namevlan10

VLAN10added:

Name:VLAN10

//以上創(chuàng)建vlan,2就是vlan的編號，VLAN號的

范圍為1～1001，VLAN2是該VLAN的名字

SwitchA(vlan)#exit

APPLYcompleted.

Exiting...

//退出VLAN模式，創(chuàng)建的VLAN立即生效說明：

交換機中的VLAN信息存放在單獨的文件中flash:vlan.dat，因此如果要完全清除交換機的配置，除了使用“erasestarting-config”命令外，還要使用“deleteflash:vlan.dat”命令把VLAN數(shù)據(jù)刪除。

在新的IOS版本中，可以在全局配置模式中創(chuàng)建VLAN，方法如下：

SwitchA(config)#vlan10

SwitchA(config-vlan)#namevlan10

SwitchA(config-vlan)#exit

默認(rèn)時，所有交換機接口都在VLAN1上，VLAN1是不能刪除的，方法如下：

SwitchA(config)#interfacerangef0/1

SwitchA(config-if)#switchportmodeaccess

SwitchA(config-if)#switchportaccessvlan10

如果要刪除VLAN，使用“novlan10”命令即可。刪除某一VLAN后，要記得把該VLAN上的接口重新劃分到別的VLAN上，否則將導(dǎo)致接口的“消失”。步驟4：輸入“exit”退到特權(quán)模式，再進入全局配置模式，輸入“intf0/24”進入接口24的接口配置模式，輸入“switchportmodeaccess”將交換機接口工作模式指定為接入模式，再輸入“switchportaccessvlan10”，將接口24加入到VLAN10中，方法如下：

SwitchA(vlan)#exit

SwitchA#configterminal

SwitchA(config)#interfacefastethernet0/24

SwitchA(config-if)#switchportmodeaccess

//以上把交換機接口的模式改為access模式，說明該接口是用于連接計算機的，而不是用于trunk的

SwitchA(config-if)#switchportaccessvlan10

//然后把該接口f0/1劃分到VLAN10中

步驟5：在PCI上“ping”PC2，觀察通信狀況。

步驟6：在接口24的接口配置模式下輸入“noswitchportaccessvlan10”，將接口24從VLAN10中刪除，方法如下：

SwitchA(config-if)#noswitchportaccessvlan10

再在VLAN配置模式下輸入“novlan10”刪除VLAN10。

SwitchA#vlandatabase

SwitchA(vlan)#novlan10

步驟7：再次在PC1上“ping”PC2，觀察通信狀況。

2.創(chuàng)建跨交換機的VLAN

為了允許VLAN跨越多個交換機，這就必須配置VLANTrunk(VLAN主干)來連接這些交換機。VLANTrunk是用于在交換機與交換機或交換機與路由器之間進行VLAN信息傳輸?shù)耐ǖ?。為了在VLANTrunk上識別不同的VLAN幀，采用了VLAN幀標(biāo)記技術(shù)。CiscoCatalyst交換機上有兩種標(biāo)記封裝格式可供選擇，一種基于Cisco的專用協(xié)議ISL，另一種基于IEEE的開放標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1Q。當(dāng)不同廠商的設(shè)備進行Trunk連接時，必須使用IEEE802.1Q。

VTP用于在交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳遞VLAN的配置信息，提供跨交換機VLAN實現(xiàn)的一致性。它有3種工作模式，即服務(wù)器模式、客戶模式、透明模式。其中，服務(wù)器模式可以設(shè)置VLAN信息，服務(wù)器會自動將這些信息廣播到網(wǎng)上其他交換機以統(tǒng)一配置；在客戶模式下，交換機不能配置VLAN信息，只在被動接受服務(wù)器的VLAN配置；在透明模式下，交換機是獨立配置的，它可以配置VLAN信息，但不廣播自己的信息，同時它接收到服務(wù)器發(fā)來的信息后并不使用，而是直接轉(zhuǎn)發(fā)給別的交換機。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有跨交換機VLAN存在時，進行VTP域的設(shè)置是必要的。共享相同VLAN信息的一組交換機稱為屬于一個VTP域，不同的VTP域由VTP域名標(biāo)識。只有在同一VTP域內(nèi)且運行相同VTP版本的交換機之間才能相互進行VLAN信息的交換。

VLANVTP配置的一般步驟為：

(1)啟用VTP；

(2)啟用主干功能，以支持VLAN間的路由功能；

(3)創(chuàng)建VLAN；

(4)將接口加入VLAN。具體設(shè)置步驟如下：

步驟1：根據(jù)圖13-1連接實驗設(shè)備，其中交換機SwitchA的FastEthernet0/24接口和SwitchB的FastEthernet0/24接口連接起來，作為兩交換機間的Trunk線路。利用Ping命令檢查主機間的連通性。

步驟2：配置VTP協(xié)議，在交換機SwitchA的特權(quán)模式下，輸入“vlandatabase”，進入VLAN配置模式，配置SwitchA為服務(wù)器模式。再輸入“vtpdomaintest”設(shè)置vtp域名為test，方法如下：

SwitchA>enable

SwitchA#vlandatabase

SwitchA(vlan)#vtpserver//設(shè)置本交換機為服務(wù)器模式

SwitchA(vlan)#vtpdomaintest //設(shè)置域名為test

SwitchA(vlan)#exit

SwitchA#showvtpstatus //查看VTP設(shè)置信息

類似地，可配置SwitchB為客戶模式，方法如下：

SwitchB>enable

SwitchB#vlandatabase

SwitchB(vtan)#vtpclient

//設(shè)置本交換機為客戶模式

SwitchB(vlan)#vtpdomaintest

SwitchB(vlan)#exit

SwitchB#showvtpstatus

步驟3：創(chuàng)建VLAN。分別在SwitchA和SwitchB上創(chuàng)建編號為3的VLAN3，下面給出SwitchA上的配置命令。

SwitchA#vlandatabase

SwitchA(vlan)#vlan11namevlan11//創(chuàng)建一個編號為11的VLAN，命名為VLAN11

VLAN11added:

Name:VLAN11

SwitchA(vlan)#exit

SwitchA#

步驟4：將接口加入到某個VLAN中。分別將SwitchA和SwitchB上的接口1加入到VLAN3中，然后查看VLAN信息。下面給出SwitchA上的設(shè)置命令。

SwitchA#configterminal

SwitchA(config)#interfacefastethernet0/1

SwitchA(config-if)#switchportmodeaccess

SwitchA(config-if)#switchportaccessvlan11

SwitchA(config-if)#Ctrl+Z

SwitchA#showvlan

//查看VLAN配置信息下面給出SwitchB上的設(shè)置命令。

SwitchB#configterminal

SwitchB(config)#interfacefastethernet0/1

SwitchB(config-if)#switchportmodeaccess

SwitchB(config-if)#switchportaccessvlan11

SwitchB(config-if)#Ctrl+Z

SwitchB#showvlan步驟5：配置VLANTrunk接口?？缃粨Q機的同一VLAN內(nèi)的數(shù)據(jù)經(jīng)過Trunk線路進行交換，默認(rèn)情況下Trunk允許所有的VLAN通過，可以使用“switchporttrunkallowedvlanremovevlan-list”來去掉某一VLAN。

分別在交換機SwitchA和SwitchB接口24的接口配置模式下，輸入“switchportmodetrunk”，打開Trunk功能，并允許所有的VLAN通過。

下面給出SwitchA上的配置命令。

SwitchA#configterminal

SwitchA(config)#interfacefastethernet0/24

SwitchA(config-if)#switchportmodetrunk //打開當(dāng)前接口的trunk功能

SwitchA(config-if)#switchporttrunkallowedvlanall

//允許從該接口交換所有VLAN數(shù)據(jù)

SwitchA(config-if)#exit

下面給出SwitchB上的配置命令。

SwitchB#configterminal

SwitchB(config)#interfacefastethernet0/24

SwitchB(config-if)#switchportmodetrunk //打開當(dāng)前接口的trunk功能

SwitchB(config-if)#switchporttrunkallowedvlanall

//允許從該接口交換所有VLAN數(shù)據(jù)

SwitchB(config-if)#exit

步驟6：完成上述配置后，分別接在兩臺交換機上的PC1和PC2處于相同的VLAN內(nèi)，用ping命令驗證PC1與PC2之間可以通信。步驟7：將一臺計算機的網(wǎng)線插入交換機的另一個接口中(默認(rèn)屬于VLAN1)，在計算機上利用ping命令驗證兩臺計算機無法通信。

3.交換機SwitchA的配置清單

Switch(config)#hostnameSwitchA

SwitchA(config)#exit

SwitchA#vlandatabase

SwitchA(vlan