交换机的VLAN仿真实验

天津农学院计算机与信息工程学院计算机网络教学实习报告实习名称：交换机上的VLAN仿真实验专业：物联网工程班级：2014级1班姓名：指导教师：二0一六年一月二十一日目录1教学实习的内容………………………………………………12教学实习的目的………………………………………………13教学实验的基本原理…………………………………………14实验内容………………………………………………………35跨交换机的VLAN仿真实验命令行…………………………126实验结果及其分析……………………………………………147总结与体会……………………………………………………1411教学实习的内容学习了解局域网的基本概念,单交换机上VLAN的仿真、跨交换机的VLAN仿真以及基于单臂路由实现VLAN间的通信仿真。2教学实习的目的加深对局域网的基本概念理解与认识，了解PacketTracer下单交换机上VLAN的仿真配置和跨交换机的VLAN仿真配置和基于单臂路由实现VLAN间的通信仿真配置。首先理解局域网基本原理，根据实际问题，设计符合要求的VLAN划分，在PacketTracer上仿真调试运行，写出实习报告。3教学实验的基本原理3.1局域网的基本概念局域网技术是“把分散在一个建筑物或相邻几个建筑物中的计算机、终端、大容量存储的外围设备、控制器、显示器以及为连接其他网络而使用的网络连接器等相互连接起来，以很高的速度进行通信的手段。局域网的功能：（1）设备共享（2）信息共享（3）进行高速数据通信、多媒体信息的通信（4）分布式处理局域网规划原则：（1）实用性（2）可扩充性（3）开放性（4）成本有效性（5）可管理型（6）安全可靠性23.2单交换机上VLAN的仿真VLAN的基本概念：虚拟局域网（VirtualLocalAreaNetwork,VLAN）是指在交换局域网的基础上，通过配置交换机创建的可跨越不同网段、不同网络的逻辑网络。一个VLAN便是一个逻辑子网。它可以覆盖多个网络，允许处于不同地理位置的网络用户加入到一个逻辑子网中。基于端口的配置是最基本的VLAN配置方法。3.3跨交换机的VLAN仿真跨交换机的VLAN仿真的原因：随着网络规模的扩展，单一交换机可能不能满足网络的实际需求，这样可能涉及跨越多台交换机的VLAN配置。（1）原始配置方式仿真：当VLAN成员分布在多台交换机的端口上时，为了实现彼此间的通信，最简单的解决方案是要求每个隶属于这个VLAN的交换机各拿出一个端口，实现级联通信。（2）VLANTrunk技术概述：为了避免低效率的链接方式和对交换机端口的大量占用，让交换机间的互联链路汇聚到一条链路上，让该链路允许各个VLAN的通信流经过，以此来解决对交换机端口的额外占用，这条用于实现各VLAN在交换机间通信的链路称为交换机的汇聚链路（VLANTrunk）。（3）VTP技术及其仿真：VTP（VLANTrunkingProtocol,VLAN链路聚集协议）是一个建立了汇聚链路的交换机之间同步和传递VLAN配置信息的协议，以在同一个VTP域中维持VLAN配置的一致性。3.4基于单臂路由实现VLAN间的通信仿真在实际网络构建中可以采用路由器来充当三层交换机实现VLAN间数据的转发，而这种配置过程中，只需要将交换机连接到路由器的一个接口上，在该路由器所连接的接口上配置连接到每个VLAN的逻辑子接口，以此来实现VLAN间路由的过程。34实验内容4.1单交换机上VLAN的仿真实验（1）在PacketTracer中构建一个如图4-1所示的网络拓扑结构，其中在交换机Switch0上创建两个VLAN,分别为VLAN10和VLAN20，分别给两台计算机设置的IP地址为192.168.0.1和192.168.0.2，PC0和PC1分别连接交换机的Fa0/1和Fa0/2号端口。图4-1（2）为每个客户端配置好IP地址，通过图4-1对应端口连接到交换机，采用PC0去测试PC1，发现两台计算机可以相互通信，如图4-2所示。图4-2连通性测图4-14（3）交换机进入特权模式，查看到连接两台计算机的交换机端口处VLAN中，因此可以实现通信，见图4-3。（4）进入VLAN数据库模式，创建VLAN10和VLAN20.见图4-4。图4-4VLAN数据库模式图4-35（5）查看VLAN是否定义成功。见图4-5.（6）进入交换机的端口配置模式，分别将Fa0/1和Fa0/2端口添加到制定的VLAN10和VLAN20之中。操作过程如图4-6所示。图4-6添加端口图4-5查看VLAN定义6（7）完成上面的配置后，在交换机上输入showvlan命令查看VLAN数据库信息，如图4-7所示。图4-7查看端口此时可以看到，Fa0/1和Fa0/2两个端口已经分别移入VLAN10和VLAN20之中。（8）此时连接两台计算机的交换机端口不再处于同一个VLAN之中，采用ping命令去测试发现网络不通，如图4-8所示。图4-8测试网络不通7如果要把划分的VLAN删除，试验中删除VLAN10，对应的Fa0/1号端口变成非激活，将不再显示。如图4-9所示。图4-9删除VLAN4.2跨交换机的VLAN仿真实验原始配置方式仿真，在PacketTracer中构建一个如图4-10所示的网络拓扑结构，其中两台交换机分别采用两根交叉线来连接。第一根交叉线连接的端口隶属于VLAN10，第二根交叉线连接的端口隶属于VLAN20，连接PC0和PC1的端口Fa0/10处于VLAN10之中。连接PC2和PC3的端口Fa0/20处于VLAN20之中。网络中的4台计算机的IP配置如表4-1所示。8（1）按照表4-10所示建一个网络拓扑结构，按照表4-1所示给相关的4台计算机配置IP地址和子网掩码。4-10跨交换机的VLAN9(2)在交换机Switch0上定义VLAN10和VLAN20，操作过程如图4-11所示。4-11定义VLAN(3)将Fa0/1和Fa0/10端口移入到VLAN10之中，将Fa0/2和Fa0/20端口移入到VLAN10之中。操作过程如图4-12所示。图4-12VLAN配置10（4）完成上面的配置后，参照上面给Switch0定义VLAN和配置端口的方法，对Switch1进行配置。（5）完成配置后，由于PC0和PC1处于VLAN10，PC2和PC3处于VLAN20，因此在PC0上发送ping命令测试PC1，可以发现是连通的，如图4-13所示。同样，在PC2上发送测试PC3的ping命令也是可以连通。图4-13连通性测试但是不处于同一VLAN的PC将不再能直接发送ping命令进行连通性测试。4.3基于单臂路由实现VLAN间的通信仿真实验（1）构建如图4-14所示的网络拓扑结构。11图4-14单臂路由拓扑（2）交换机的基本配置如图4-15。图4-1512（3）路由器的基本配置如图4-16所示。图4-165跨交换机的VLAN仿真实验命令行在跨交换机的VLAN仿真实验中，将Fa0/1和Fa0/10端口移入到VLAN10之中，将Fa0/2和Fa0/20端口移入到VLAN10之中。其相关命令行如下：SwitchenSwitch#vlandatabase%Warning:ItisrecommendedtoconfigureVLANfromconfigmode,13asVLANdatabasemodeisbeingdeprecated.PleaseconsultuserdocumentationforconfiguringVTP/VLANinconfigmode.Switch(vlan)#vlan10namev10VLAN10added:Name:v10Switch(vlan)#vlan20namev20VLAN20added:Name:v20Switch(vlan)#exitAPPLYcompleted.Exiting....Switch#Switch#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Switch(config)#interfacef0/1Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan10Switch(config-if)#interfacef0/10Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan10Switch(config-if)#interfacef0/2Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan20Switch(config-if)#interfacef0/20Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan20Switch(config-if)#endSwitch#%SYS-5-CONFIG_I:Configuredfromconsolebyconsole146实验结果及其分析6.1跨交换机的VLAN仿真中原始配置方式的分析在4.2的仿真试验中，PC0和PC1两台计算机基于位于两台交换机上的Fa0/1端口连接的双绞线线路来实现数据的传输，PC2和PC3两台计算机基于位于两台交换机上的Fa0/2端口连接的双绞线线路来实现数据的传输.这种做法的缺点是当跨交换机的VLAN数量不断扩展之后，每增加一个VLAN，都需要从每台交换机上占用一个物理端口来实现级联通信。N个VLAN需要占用2N个端口，并且在交换机之间连接N条线缆。另外，需要在各个交换机都定义VLAN和移入端口，因此这种网络的管理性太差。6.2单臂路由实现VLAN间的通信仿真结果及分析给PC0和PC1分别配置IP地址相关选项，其中PC0的网关为Fa0/1.1逻辑子接口的IP地址，PC1的网关为Fa0/1.2逻辑子接口的IP地址，配置完成后，采用ping命令测试PC0和PC1的连通性即可。由此看见，在实际网络中有多少个VLAN，则需要定义多少个逻辑的子接口及其IP地址。这样每个逻辑子接口将分装不同的VLAN，以此来实现VLAN间的通信，而实际上仅仅在物理上连接了一个端口，仅仅使用了一条路由臂。7总结与体会这次实训，熟悉网络搭建模拟软件packettracer的简单操作与交换机的简单配置，通过此次试验，让我接触到了交换机这个设备，众多命令一开始让我很吃不消，但是后来通过多次的练习，以及对命令的记忆，终于在理解的基础上，凭记忆对交换机进行配置。配置过程中也遇到了不少困难，最后终于在老师的指导下，都较好的解决了，也为以后解决更加复杂的问题打下了基础。通过对交换机的配置，加上在学校里学到的知识，做到了温故而知新，对以后的学习打下了基础。学习了书本上的知识并不代表就掌握了这些知识，现在我明白了一定要动手实践，才能验证自己是不是真的掌握了这些知识，这次试验让我明白了很多，受益匪浅。15参考文献：[1]王建平，李怡菲.《计算机网络仿真技术》,天津:清华大学出版社,2013