1、原理概述
早期的局域网技术是基于总线型结构的。总线型拓扑结构是由一根单电缆连接着所有主机，这种局域网技术存在着冲突域问题，即所有用户都在一个冲突域中，那么同一时间内只有一台主机能发送消息，从任意设备发出的消息都会被其他所有主机接收到，用户可能收到大量不需要的报文；而且所有主机共享一条传输通道，任意主机之间都可以直接互相访问，无法控制信息的安全。
为了避免冲突域，同时扩展传统局域网以接入更多计算机，可以在局域网中使用二层交换机。交换机能有效隔离冲突域，但是由于所有计算机仍处于同一个广播域，任意设备都能接收到所有报文，不但降低了网络的效率，而且降低了安全性，即广播域和信息安全问题依旧存在。为了能减少广播，提高局域网安全性，人们使用虚拟局域网即VLAN技术把一个物理的LAN在逻辑上划分成多个广播域。VLAN内的主机间可以直接通信，而VLAN间不能直接互通。这样，广播报文被限制在一个VLAN内，同时也提高了网络安全性。不同的VLAN使用不同的VLANID区分，VLANID的范围是0~4095，可配置的值为1~4094，0和4095为保留值。
Access 接口是交换机上用来连接用户主机的接口。当Access接口从主机收到一个不带VLAN标签的数据帳时，会给该数据帜加上与PVID一致的VLAN标签(PVID可手工配置，默认是1，即所有交换机上的接口默认都属于VLAN1)。当Access接口要发送一个带 VLAN 标签的数据帜给主机时，首先检查该数据帜的 VLAN ID 是否与自己的PVID相同，若相同，则去掉VLAN标签后发送该数据帜给主机;若不相同，直接丢弃该数据帜。
2、实验目的
- 理解VLAN的应用场景
- 掌握VLAN的基本配置
- 掌握Access接口的配置方法
- 掌握Access接口加入相应VLAN的方法
3、实验内容
本实验模拟企业网络场景。公司内网是一个大的局域网，二层交换机S1放置在一楼，在一楼办公的部门有IT部和人事部：二层交换机S2放置在二楼，在二楼办公的部门有市场部和研发部。由于交换机组成的是一个广播网，交换机连接的所有主机都能互相通信，而公司策略是：不同部门之间的主机不能互相通信，同一部门内的主机才可以互相访问。因此需要在交换机上划分不同的VLAN，并将连接主机的交换机接口配置成Access 接口划分到相应 VLAN 内。
4、实验拓扑
VLAN基础配置及Access接口拓扑如图3-1所示。
图3-1 VLAN 基础配置及 Access 接口拓扑
5、实验编址
实验编址见表3-1。
|-----|---------------|----------|---------------|------|
| 表 3-1 || 实验编址 |||
| 设备 | 接口 | IP地址 | 子网掩码 | 默认网关 |
| PC1 | Ethernet0/0/1 | 10.1.1.1 | 255.255.255.0 | N/A |
| PC2 | Ethernet0/0/1 | 10.1.1.2 | 255.255.255.0 | N/A |
| PC3 | Ethernet0/0/1 | 10.1.1.3 | 255.255.255.0 | N/A |
| PC4 | Ethernet0/0/1 | 10.1.1.4 | 255.255.255.0 | N/A |
| PC5 | Ethernet0/0/1 | 10.1.1.5 | 255.255.255.0 | N/A |
6、实验步骤
1）基本配置
根据实验编址进行相应的基本IP地址配置，在此步骤中不要为交换机创建任何的VLAN。
使用ping命令检测各直连链路的连通性，所有的PC都能相互通信。
PC>ping 10.1.1.2 -c 1
Ping 10.1.1.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 10.1.1.2: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=47 ms
--- 10.1.1.2 ping statistics ---
1 packet(s) transmitted
1 packet(s) received
0.00% packet loss
round-trip min/avg/max = 47/47/47 ms
其他主机间互相通信测试和上述相同，略过。
2）创建VLAN
除默认VLAN1外，其余VLAN需要通过命令来手工创建。创建VLAN有两种方式，一种是使用vlan命令一次创建单个VLAN，另一种方式是使用vlan batch命令一次创建多个VLAN。
在S1上使用两条命令分别创建VLAN 10和VLAN 20。
[S1]vlan 10
[S1-vlan10]vlan 20
在S2上使用一条vlan bath命令创建VLAN30和VLAN40。
[S2]vlan batch 30 40
配置完成后，在S1和S2上使用display vlan命令查看VLAN的相关信息。
[S1]display vlan
The total number of vlans is : 3
--------------------------------------------------------------------------------
U: Up; D: Down; TG: Tagged; UT: Untagged;
MP: Vlan-mapping; ST: Vlan-stacking;
#: ProtocolTransparent-vlan; *: Management-vlan;
--------------------------------------------------------------------------------
VID Type Ports
--------------------------------------------------------------------------------
1 common UT:Eth0/0/1(U) Eth0/0/2(U) Eth0/0/3(U) Eth0/0/4(D)
Eth0/0/5(U) Eth0/0/6(D) Eth0/0/7(D) Eth0/0/8(D)
Eth0/0/9(D) Eth0/0/10(D) Eth0/0/11(D) Eth0/0/12(D)
Eth0/0/13(D) Eth0/0/14(D) Eth0/0/15(D) Eth0/0/16(D)
Eth0/0/17(D) Eth0/0/18(D) Eth0/0/19(D) Eth0/0/20(D)
Eth0/0/21(D) Eth0/0/22(D) GE0/0/1(D) GE0/0/2(D)
10 common
20 common
[S2]display vlan
The total number of vlans is : 3
--------------------------------------------------------------------------------
U: Up; D: Down; TG: Tagged; UT: Untagged;
MP: Vlan-mapping; ST: Vlan-stacking;
#: ProtocolTransparent-vlan; *: Management-vlan;
--------------------------------------------------------------------------------
VID Type Ports
--------------------------------------------------------------------------------
1 common UT:Eth0/0/1(U) Eth0/0/2(U) Eth0/0/3(D) Eth0/0/4(D)
Eth0/0/5(U) Eth0/0/6(D) Eth0/0/7(D) Eth0/0/8(D)
Eth0/0/9(D) Eth0/0/10(D) Eth0/0/11(D) Eth0/0/12(D)
Eth0/0/13(D) Eth0/0/14(D) Eth0/0/15(D) Eth0/0/16(D)
Eth0/0/17(D) Eth0/0/18(D) Eth0/0/19(D) Eth0/0/20(D)
Eth0/0/21(D) Eth0/0/22(D) GE0/0/1(D) GE0/0/2(D)
30 common
40 common
可以观察到，S1和S2都已经成功创建了相应VLAN，但目前没有任何接口加入所创建的VLAN10与20中，默认情况下交换机上所有接口都属于VLAN1。
3）配置access接口
按照拓扑，使用port link-type access命令配置所有S1和S2交换机上连接PC的接口类型为Access类型接口，并使用port default vlan命令配置接口的默认VLAN并同时加入相应VLAN中。默认情况下，所有接口的默认VLAN ID为1。
[S1]interface Ethernet 0/0/1
[S1-Ethernet0/0/1]port link-type access
[S1-Ethernet0/0/1]port default vlan 10
[S1-Ethernet0/0/1]quit
[S1]interface Ethernet 0/0/2
[S1-Ethernet0/0/2]port link-type access
[S1-Ethernet0/0/2]port default vlan 10
[S1-Ethernet0/0/2]quit
[S1]interface Ethernet 0/0/3
[S1-Ethernet0/0/3]port link-type access
[S1-Ethernet0/0/3]port default vlan 20
[S1-Ethernet0/0/3]quit
[S2]interface Ethernet 0/0/1
[S2-Ethernet0/0/1]port link-type access
[S2-Ethernet0/0/1]port default vlan 30
[S2-Ethernet0/0/1]quit
[S2]interface Ethernet 0/0/2
[S2-Ethernet0/0/2]port link-type access
[S2-Ethernet0/0/2]port default vlan 40
[S2-Ethernet0/0/2]quit
配置完成后，查看S1与S2上的VLAN信息。
[S1]display vlan
The total number of vlans is : 3
--------------------------------------------------------------------------------
U: Up; D: Down; TG: Tagged; UT: Untagged;
MP: Vlan-mapping; ST: Vlan-stacking;
#: ProtocolTransparent-vlan; *: Management-vlan;
--------------------------------------------------------------------------------
VID Type Ports
--------------------------------------------------------------------------------
1 common UT:Eth0/0/4(D) Eth0/0/5(U) Eth0/0/6(D) Eth0/0/7(D)
Eth0/0/8(D) Eth0/0/9(D) Eth0/0/10(D) Eth0/0/11(D)
Eth0/0/12(D) Eth0/0/13(D) Eth0/0/14(D) Eth0/0/15(D)
Eth0/0/16(D) Eth0/0/17(D) Eth0/0/18(D) Eth0/0/19(D)
Eth0/0/20(D) Eth0/0/21(D) Eth0/0/22(D) GE0/0/1(D)
GE0/0/2(D)
10 common UT:Eth0/0/1(U) Eth0/0/2(U)
20 common UT:Eth0/0/3(U)
[S2]display vlan
The total number of vlans is : 3
--------------------------------------------------------------------------------
U: Up; D: Down; TG: Tagged; UT: Untagged;
MP: Vlan-mapping; ST: Vlan-stacking;
#: ProtocolTransparent-vlan; *: Management-vlan;
--------------------------------------------------------------------------------
VID Type Ports
--------------------------------------------------------------------------------
1 common UT:Eth0/0/3(D) Eth0/0/4(D) Eth0/0/5(U) Eth0/0/6(D)
Eth0/0/7(D) Eth0/0/8(D) Eth0/0/9(D) Eth0/0/10(D)
Eth0/0/11(D) Eth0/0/12(D) Eth0/0/13(D) Eth0/0/14(D)
Eth0/0/15(D) Eth0/0/16(D) Eth0/0/17(D) Eth0/0/18(D)
Eth0/0/19(D) Eth0/0/20(D) Eth0/0/21(D) Eth0/0/22(D)
GE0/0/1(D) GE0/0/2(D)
30 common UT:Eth0/0/1(U)
40 common UT:Eth0/0/2(U)
可以观察到，目前两台交换机上连接PC的接口都已经加入到相应所属部门的VLAN当中。
4）检查配置结果
在交换机上将不同接口加入各自不同的VLAN中后,属于相同VLAN的接口处于同一个广播域，相互之间可以直接通信。属于不同VLAN的接口是处于不同的广播域，相互之间不能直接通信。
在本实验环境中，只有同属于IT部门VLAN10的两台主机PC-1和PC-2之间可以互相通信。其他不同部门间的PC之间将无法通信。
在IT部门的终端PC-1上分别测试与同部门的终端PC-2、HR部门的PC-3间的连通性。
PC>ping 10.1.1.2 -c 1
Ping 10.1.1.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 10.1.1.2: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=47 ms
--- 10.1.1.2 ping statistics ---
1 packet(s) transmitted
1 packet(s) received
0.00% packet loss
round-trip min/avg/max = 47/47/47 ms
PC>
PC>ping 10.1.1.3 -c 1
Ping 10.1.1.3: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 10.1.1.1: Destination host unreachable
--- 10.1.1.3 ping statistics ---
1 packet(s) transmitted
0 packet(s) received
100.00% packet loss
可以观察到，相同VLAN内的PC可以互相通信，不同VLAN内的PC间无法通信。