張永來

摘 要： 本文從實驗角度介紹了VLAN原理及實驗設(shè)置方案，重點闡述了跨交換機(jī)的VLAN設(shè)置及轉(zhuǎn)發(fā)原理，tagged端口與untagged端口的轉(zhuǎn)發(fā)原理是難點，旨在通過本實驗，使學(xué)生較深入系統(tǒng)地掌握VLAN的相關(guān)知識。

關(guān)鍵詞： VLAN 跨交換機(jī) 轉(zhuǎn)發(fā)原理 tagged untagged

1.概述

Vlan是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中關(guān)于局域網(wǎng)部分重要的一個知識點，而這個知識點的學(xué)習(xí)關(guān)鍵在于實驗過程。本知識點的實驗難點在于跨交換機(jī)VLAN[1]內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的原理、難以通過一兩次實驗將VLAN知識系統(tǒng)化。如何設(shè)置實驗、做實驗、講解實驗才能使學(xué)生較好地掌握VLAN相關(guān)知識，是需要重點思考的問題。

2. vlan原理

VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名為“虛擬局域網(wǎng)”，是一種將局域網(wǎng)設(shè)備從邏輯上劃分成一個個網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的新興數(shù)據(jù)交換技術(shù)。劃分VLAN的目的是使通信的數(shù)據(jù)只在屬于同一個VLAN的端口間轉(zhuǎn)發(fā)，如圖1，而不是轉(zhuǎn)發(fā)給所有端口，尤其對于廣播數(shù)據(jù)，能有效防止廣播風(fēng)暴[2]。

圖1 劃分了VLAN的交換機(jī)

3.實驗設(shè)置

VLAN實驗分為單臺交換機(jī)的VLAN劃分和跨交換機(jī)的VLAN劃分[3]。篇幅所限，簡單的單交換機(jī)的VLAN劃分在此不贅述，而是詳述跨交換機(jī)的VLAN劃分及相關(guān)原理。

3.1 實驗?zāi)康?/p>

3.1.1通過本實驗掌握跨交換VLAN的配置方法。

3.1.2通過本次實驗掌握VLAN中端口間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的原理。

3.2實驗內(nèi)容

在兩臺中興交換機(jī)上實現(xiàn)跨交換機(jī)VLAN的劃分，并驗證屬于不同VLAN的計算機(jī)之間的連通性。實驗拓?fù)鋱D如圖2：

圖2 跨交換機(jī)VLAN劃分

Switch：中興交換機(jī)

Pc1：IP地址192.168.100.1，子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0；

Pc2：IP地址192.168.200.1，子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0；

Pc3：IP地址192.168.200.9，子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0；

3.3實驗過程

3.3.1按照圖3將交換機(jī)與終端互聯(lián)。

3.3.2在交換機(jī)SWITCH1上創(chuàng)建兩個VLAN，并劃分VLAN。在交換機(jī)SWITCH1（如圖3）中，PC1所連的端口12與端口24在同一個VLAN，VLAN號為100；PC2所連的端口14與trunk口24在另一個相同的VLAN中，VLAN號為200。在交換機(jī)SWITCH2中，PC3所連端口10與trunk口20在同一個VLAN中（如圖3），VLAN號也是200。這樣，PC2所連的端口14與PC3所連的端口10在同一個VLAN 200（如圖4）中，而PC1所連的端口12與PC3所連的端口10分屬于兩個VLAN。端口12，14與10為untagged類型的，PVID分別為100、200和200，而端口20和24為tagged的。

圖3 SWITCH1交換機(jī)端口的配置

圖4 PC2 ping PC3的結(jié)果

圖5 跨交換機(jī)VLAN劃分示意圖

3.3.3得出結(jié)論：在不同交換機(jī)上的同一個VLAN內(nèi)的終端之間是可以正常通信的，不同交換機(jī)上的不同VLAN內(nèi)的終端是無法轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的。

3.4原理分析

下面結(jié)合上例與端口轉(zhuǎn)發(fā)原理分析跨交換機(jī)VLAN的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程：

假定PC3給PC2發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀p，因為所有pc機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)幀都是沒有帶VLAN標(biāo)記的包，從PC3發(fā)出的數(shù)據(jù)幀p進(jìn)入端口10，根據(jù)上表，沒有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀進(jìn)入untagged端口，按照PVID 200打上標(biāo)記，端口20為tagged類型，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀p時根據(jù)上表[4]原樣發(fā)送，數(shù)據(jù)幀p到達(dá)端口24時，因為端口24為tagged端口，原樣接收，此時數(shù)據(jù)幀p帶著標(biāo)記200，端口24就在VLAN 200中轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀，端口14收到數(shù)據(jù)幀p后，根據(jù)上表，從untagged的端口14出去，去掉標(biāo)記，數(shù)據(jù)幀p變成沒有任何標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀，然后交給PC2，此時，PC2收到的是PC3發(fā)出的原數(shù)據(jù)幀。

假定PC3給PC1發(fā)送數(shù)據(jù)幀s，s仍然是沒有帶任何VLAN標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀，從PC3發(fā)出的數(shù)據(jù)幀s進(jìn)入端口10，根據(jù)上表，沒有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀進(jìn)入untagged端口，按照PVID 200打上標(biāo)記，端口20為tagged，根據(jù)上表原樣轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)幀s到達(dá)端口24時，原樣接收，此時數(shù)據(jù)幀s帶著標(biāo)記200，端口24就在VLAN 200中轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀，而VLAN200中不包括端口12，故端口12收不到該數(shù)據(jù)幀s，故數(shù)據(jù)幀s無法到達(dá)PC1。

4.結(jié)語

本文結(jié)合實驗詳述了跨交換機(jī)的VLAN原理與實驗方案，通過本實驗，學(xué)生將較深入系統(tǒng)地掌握VLAN相關(guān)實驗及原理知識，跨交換機(jī)仍然可以實現(xiàn)VLAN功能，涉及tagged與untagged端口對于不同類型數(shù)據(jù)幀做不同的轉(zhuǎn)發(fā)處理，這是理解跨交換機(jī)VLAN的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝希仁主編.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò).電子工業(yè)出版社，2013.5.

[2]賀文華，陳志剛. 基于三層交換的VLAN設(shè)置技術(shù)研究.信息安全與通信保密，2006.8.

[3]郭雅主編. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗指導(dǎo)書.電子工業(yè)出版社，2012.1.

[4][美]W.Richard Stevens著.胡谷雨，吳禮發(fā)等譯.TCP/IP詳解.機(jī)械工業(yè)出版社，2011.6.