【计算机网络】实验15:VLAN间通信的实现方法“单臂路由”

实验15 VLAN间通信的实现方法"单臂路由"

一、实验目的

加深对VLAN间通信的实现方法"单臂路由"的理解。

二、实验环境

·Cisco Packet Tracer模拟器

三、实验过程

1.构建网络拓扑,并配置好主机的IP地址、子网掩码、默认网关,如图1,2所示。与单臂路由不同,我们只需要将交换机的一个端口设置为trunk类型,并将其连接到路由器的一个局域网接口即可,需要再路由器的局域网接口下创建两个逻辑子接口,分别作为vlan10和vlan20的默认网关,并将这两个逻辑子接口配置成可以封装和识别802.1Q(dot1q)帧。后面的配置就和前面一个实验差不多。

图1 配置网络拓扑

图2 配置主机的IP地址和子网掩码

2.使用命令行给路由器配置两个逻辑子接口,命令:interface g0/0.1,这样就创建了g0/0.1这个逻辑子接口,另外输入encapsulation dot1q 10,这是设置此逻辑子接口可以接收vlan为10的802.1Q帧,输入ip address 192.168.1.254 255.255.255.255,同理另一个逻辑子接口也是这样配置,并输入no shutdown将接口打开,完成配置后,如图3所示。

图3 配置路由逻辑子接口

3.给交换机添加vlan,添加过程上一个实验已经提及,这里不再过多赘述,添加完成之后,如图4所示。并将各个主机划分到对应的vlan,完成后如图5所示。设置连接路由器的交换机的端口类型设置为trunk,设置完如图6所示。

图4 配置交换机VLAN

图5 将各个主机划分到对应的vlan

图6 设置端口类型为trunk

4.首先测试下,主机A可否与主机E通信,也就是ping一下,测试结果如图7所示。第一次超时也是因为ARP协议,这里不在过多赘述。

图7 测试主机A和E之间的通信

  1. 切换到仿真模式,过滤协议,只保留ICMP协议,查看报文在vlan间传递的过程,让主机A发送一个简单的ICMP报文给主机E,查看主机A上的PDU信息,如图8所示。查看交换机对该报文的处理,如图9所示。报文到达路由器,在路由器中的PDU信息如图10所示。经过路由器和交换机之后,到达主机E,查看主机E中的PDU信息,如图11所示。

图8 主机A中的PDU信息

图9 主机A发送询问报文到交换机

图10 路由器收到报文并将PDU重新封装并转发

图11 主机E收到主机A发送的报文

  1. 点击捕获前进,最终主机A收到主机E发回来的响应报文,如图12所示。

图12 主机E发送响应报文到交换机

四、实验小结

  1. VLAN间通信的实现------单臂路由

实验中最关键的部分是通过路由器的单一物理接口实现多个VLAN之间的通信。这种技术通过配置路由器的多个逻辑子接口(每个子接口对应不同的VLAN)来实现跨VLAN的路由。这种方式不仅减少了硬件设备的使用,还使网络拓扑更加简洁高效。通过为每个VLAN配置独立的网关,确保了不同VLAN的主机能够通过路由器进行顺畅的通信。

  1. 路由器与交换机的配置

在实验过程中,我对路由器进行了子接口配置,为每个VLAN分配了独立的IP地址作为网关,并在交换机上完成了VLAN的划分,确保每台主机能够正确加入相应的VLAN。此外,我还配置了Trunk链路,使交换机与路由器之间能够传递多个VLAN的信息,从而保证了VLAN间数据的正常传递。

  1. 网络拓扑与IP配置

在配置网络拓扑时,我为每个VLAN的主机分配了合理的IP地址和子网掩码,并确保每台主机的默认网关指向路由器对应VLAN的子接口。这种配置确保了主机能够正确地与其他VLAN中的主机进行通信,体现了网络层级之间的有效协作。

  1. 数据包转发过程的观察

在实时模式和仿真模式下,我分别观察了数据包在网络中的传递过程。在实时模式中,我测试了主机A与主机E之间的通信,确保通过路由器的单臂路由成功实现了VLAN间的通信。在仿真模式下,我详细追踪了数据包的发送与转发过程,从主机A发送数据到交换机,再到路由器处理后重新封装数据包,最后主机E接收到数据,整个过程清晰可见。

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