不同VLAN之间通信实验设计与实现

李 永，甘新玲，王海燕

（1.滨州学院 教务处，山东 滨州 256600；2.滨州学院 计算机系，山东 滨州 256600）

近年来，计算机网络技术飞速发展，交换机、路由器已经成为网络的主流设备。随着网络的不断延伸和扩展，用来隔离网络间广播域的VLAN（virtual local area network）技 术 得 到 了 广 泛 应 用［1－3］，实 现 不 同VLAN间通信成为路由器的主要功能之一，也成为实际应用 技术之 一［4－5］。VLAN 划分、VLAN 间通信等VLAN相关技术可以提高网络的性能、提高可管理性和安全性，在实际网络工程中已得到广泛应用。因此，VLAN划分和VLAN间通信等VLAN相关技术是计算机网络课程实践教学中必须理解和掌握的重要知识点。

针对目前高等院校计算机网络实验教学的现状和特点，依托Packet Tracer网络模拟器仿真实验平台，设计并实现了通过单臂路由、路由接口和三层交换路由功能实现不同VLAN之间通信的3种实验方案，这样一方面可以加深学生对VLAN划分、VLAN间通信等VLAN相关技术的理解和掌握，增强学生对所学知识的实际运用能力；另一方面可以在一定程度上减少实验教学投资成本，提高学生完成实验的效率。同时对培养学生的动手能力和创造能力，提高教师的教学研究水平也具有重要意义［6－8］。

1 VLAN技术

VLAN即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的一种新兴交换技术。VLAN技术主要特点是能隔离故障域、有效利用带宽及提高网络安全性。通过划分VLAN技术实现不同VLAN成员之间不可直接通信，需要通过路由支持才能通信，而相同VLAN成员之间通过VLAN交换机可以直接通信，不需要路由支持。这样一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，可以控制流量、有效地节省带宽，从而提高了网络的性能，同时做到了减少设备投资、简化网络管理、提高了网络的安全性［9－11］。

利用Packet Tracer网络模拟器仿真实验平台设计并实现了VLAN划分、VLAN间通信等VLAN相关技术的实验教学研究，促进了学生对相关理论知识的理解和运用，降低了计算机网络实验教学设备投入，具有重要意义［12］。

2 实验内容设计

2.1 实验目的

利用单臂路由、路由接口和三层交换路由功能的3种方案分别实现了不同VLAN之间的通信，能够从理论上和实践上更好地理解和掌握VLAN技术。

2.2 实验设备

包括1台 Cisco Router 2811、2台Switch 2960、1台Switch 3560及多台PC机。

2.3 实验过程与主要配置步骤

2.3.1 单臂路由实现不同VLAN之间的通信

首先，构建单臂路由，实现不同VLAN之间通信。网络拓扑结构如图1所示。

图1 单臂路由实现不同VLAN之间通信网络拓扑图

此时，在交换机S1上创建VLAN10和VLAN20，并把端口fastEthernet 0／1、fastEthernet0／2分别划分到VLAN10和VLAN20中，端口fastEthernet0／3设置成Trunk模式；在路由器R1的fastEthernet 0／0端口上配置子接口，对每个子接口设置IP地址，作为VLAN的网关地址，并在子接口上封装802.1Q协议。主要配置过程如下：

最后，测试PC10与PC20的通信结果（如图2所示）。

图2 PC10与PC20通信结果

2.3.2 路由接口实现不同VLAN之间的通信

首先，构建路由接口，实现不同VLAN之间通信。网络拓扑结构如图3所示。

图3 路由接口实现不同VLAN之间通信网络拓扑图

此时，在交换机S1上创建VLAN20和VLAN30，并把端口fastEthernet 0／1、fastEthernet0／2分别划分到VLAN20和VLAN30中，端口fastEthernet0／24设置成Trunk模式；在交换机S2上创建VLAN30，并 把 端 口 fastEthernet 0／1 划 分 到VLAN30中，端口fastEthernet0／24设置成Trunk模式；在路由器 R1的fastEthernet 0／0、0／1端口上配置子接口，对每个子接口设置IP地址，作为VLAN的网关地址，并在子接口上封装802.1Q协议。主要配置过程如下：

最后，测试PC2与PC4的通信结果（如图4所示）。

图4 PC2与PC4通信结果

2.3.3 三层交换路由功能实现不同VLAN之间的通信

首先，构建三层交换路由功能，实现不同VLAN之间的通信。拓扑结构如图5所示。

此时，在交换机S1上创建VLAN20和VLAN30，并把端口fastEthernet 0／1、fastEthernet0／2分别划分到VLAN20和VLAN30中，端口fastEthernet0／24设置成Trunk模式；在交换机S2上创建VLAN20和VLAN30，并把端口fastEthernet 0／1、fastEthernet0／2分别划分到VLAN20和VLAN30中，端口fastEthernet0／24设置成Trunk模式；在三层交换机S3上创建VLAN20和VLAN30，并给VLAN20端口分配IP地址192.168.1.254，VLAN30端口分配IP地址172.16.1.254，同时，设置端口fastEthernet 0／1和fastEthernet 0／2为Trunk 模式，封装dot1q协议，并启动路由功能。主要配置过程如下：

图5 三层交换路由功能实现不同VLAN之间通信网络拓扑图

最后，测试PC31与PC22的通信结果（如图6所示）。

图6 PC31与PC22通信结果

3 结论

本文研究了不同VLAN之间的通信问题，设计出了实现不同VLAN之间通信的3种实验方案，即通过单臂路由、路由接口和三层交换路由功能实现不同的VLAN之间的通信，并在Packet Tracer仿真环境中给出了详细的实验过程，可以使学生从理论上和实践上更好地理解和掌握VLAN技术。

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