思科cisco交换机VLAN的配置

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　VLAN(Virtual Local Area Network)的中文名为"虚拟局域网"，注意不是"VPN"(虚拟专用网)。VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分(注意，不是从物理上划分)成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。

来源：chinaitlab 2011年1月3日

关键字： Cisco交换机路由交换

　　一、VLAN基础

　　VLAN(Virtual Local Area Network)的中文名为"虚拟局域网"，注意不是"VPN"(虚拟专用网)。VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分(注意，不是从物理上划分)成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。这一新兴技术主要应用于交换机和路由器中，但主流应用还是在交换机之中。但又不是所有交换机都具有此功能，只有VLAN协议的第三层以上交换机才具有此功能，这一点可以查看相应交换机的说明书即可得知。

　　VLAN技术的出现，使得管理员根据实际应用需求，把同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广播域，每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。由于它是从逻辑上划分，而不是从物理上划分，所以同一个VLAN内的各个工作站没有限制在同一个物理范围中，即这些工作站可以在不同物理LAN网段。由VLAN的特点可知，一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。

　　交换技术的发展，也加快了新的交换技术(VLAN)的应用速度。通过将企业网络划分为虚拟网络VLAN网段，可以强化网络管理和网络安全，控制不必要的数据广播。在共享网络中，一个物理的网段就是一个广播域。而在交换网络中，广播域可以是有一组任意选定的第二层网络地址(MAC地址)组成的虚拟网段。这样，网络中工作组的划分可以突破共享网络中的地理位置限制，而完全根据管理功能来划分。这种基于工作流的分组模式，大大提高了网络规划和重组的管理功能。在同一个VLAN中的工作站，不论它们实际与哪个交换机连接，它们之间的通讯就好象在独立的交换机上一样。同一个VLAN中的广播只有VLAN中的成员才能听到，而不会传输到其他的 VLAN中去，这样可以很好的控制不必要的广播风暴的产生。同时，若没有路由的话，不同VLAN之间不能相互通讯，这样增加了企业网络中不同部门之间的安全性。网络管理员可以通过配置VLAN之间的路由来全面管理企业内部不同管理单元之间的信息互访。交换机是根据用户工作站的MAC地址来划分VLAN的。所以，用户可以自由的在企业网络中移动办公，不论他在何处接入交换网络，他都可以与VLAN内其他用户自如通讯。

　　VLAN网络可以是有混合的网络类型设备组成，比如：10M以太网、100M以太网、令牌网、FDDI、CDDI等等，可以是工作站、服务器、集线器、网络上行主干等等。

　　VLAN除了能将网络划分为多个广播域，从而有效地控制广播风暴的发生，以及使网络的拓扑结构变得非常灵活的优点外，还可以用于控制网络中不同部门、不同站点之间的互相访问。 VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议，它在以太网帧的基础上增加了VLAN头，用VLAN ID把用户划分为更小的工作组，限制不同工作组间的用户互访，每个工作组就是一个虚拟局域网。虚拟局域网的好处是可以限制广播范围，并能够形成虚拟工作组，动态管理网络。

　　二、VLAN的划分方法

　　VLAN在交换机上的实现方法，可以大致划分为六类:

　　1. 基于端口划分的VLAN

　　这是最常应用的一种VLAN划分方法，应用也最为广泛、最有效，目前绝大多数VLAN协议的交换机都提供这种VLAN配置方法。这种划分VLAN的方法是根据以太网交换机的交换端口来划分的，它是将VLAN交换机上的物理端口和VLAN交换机内部的PVC(永久虚电路)端口分成若干个组，每个组构成一个虚拟网，相当于一个独立的VLAN交换机。

　　对于不同部门需要互访时，可通过路由器转发，并配合基于MAC地址的端口过滤。对某站点的访问路径上最靠近该站点的交换机、路由交换机或路由器的相应端口上，设定可通过的MAC地址集。这样就可以防止非法入侵者从内部盗用IP地址从其他可接入点入侵的可能。

　　这种划分的方法的优点是定义VLAN成员时非常简单，只要将所有的端口都定义为相应的VLAN组即可。适合于任何大小的网络。它的缺点是如果某用户离开了原来的端口，到了一个新的交换机的某个端口，必须重新定义。

　　2. 基于MAC地址划分VLAN

　　这种划分VLAN的方法是根据每个主机的MAC地址来划分，即对每个MAC地址的主机都配置他属于哪个组，它实现的机制就是每一块网卡都对应唯一的MAC地址，VLAN交换机跟踪属于VLAN MAC的地址。这种方式的VLAN允许网络用户从一个物理位置移动到另一个物理位置时，自动保留其所属VLAN的成员身份。

　　由这种划分的机制可以看出，这种VLAN的划分方法的最大优点就是当用户物理位置移动时，即从一个交换机换到其他的交换机时，VLAN不用重新配置，因为它是基于用户，而不是基于交换机的端口。这种方法的缺点是初始化时，所有的用户都必须进行配置，如果有几百个甚至上千个用户的话，配置是非常累的，所以这种划分方法通常适用于小型局域网。而且这种划分的方法也导致了交换机执行效率的降低，因为在每一个交换机的端口都可能存在很多个VLAN组的成员，保存了许多用户的MAC地址，查询起来相当不容易。另外，对于使用笔记本电脑的用户来说，他们的网卡可能经常更换，这样VLAN就必须经常配置。

　　3. 基于网络层协议划分VLAN

　　4. 根据IP组播划分VLAN

　　5. 按策略划分VLAN

　　6. 按用户定义、非用户授权划分VLAN

　　三、VLAN的优越性

　　任何新技术要得到广泛支持和应用，肯定存在一些关键优势，VLAN技术也一样，它的优势主要体现在以下几个方面：

　　1. 增加了网络连接的灵活性

　　借助VLAN技术，能将不同地点、不同网络、不同用户组合在一起，形成一个虚拟的网络环境，就像使用本地LAN一样方便、灵活、有效。VLAN可以降低移动或变更工作站地理位置的管理费用，特别是一些业务情况有经常性变动的公司使用了VLAN后，这部分管理费用大大降低。

　　2. 控制网络上的广播

　　VLAN可以提供建立防火墙的机制，防止交换网络的过量广播。使用VLAN，可以将某个交换端口或用户赋于某一个特定的VLAN组，该VLAN组可以在一个交换网中或跨接多个交换机，在一个VLAN中的广播不会送到VLAN之外。同样，相邻的端口不会收到其他VLAN产生的广播。这样可以减少广播流量，释放带宽给用户应用，减少广播的产生。

　　3. 增加网络的安全性

　　因为一个VLAN就是一个单独的广播域，VLAN之间相互隔离，这大大提高了网络的利用率，确保了网络的安全保密性。人们在LAN上经常传送一些保密的、关键性的数据。保密的数据应提供访问控制等安全手段。一个有效和容易实现的方法是将网络分段成几个不同的广播组，网络管理员限制了VLAN中用户的数量，禁止未经允许而访问VLAN中的应用。交换端口可以基于应用类型和访问特权来进行分组，被限制的应用程序和资源一般置于安全性VLAN中。

　　四、VLAN网络的配置实例

　　下面就以典型的中型局域网VLAN配置为例向各位介绍目前最常用的按端口划分VLAN的配置方法。

　　某公司有100台计算机左右，主要使用网络的部门有：生产部(20)、财务部(15)、人事部(8)和信息中心(12)四大部分，如图1所示。

　　网络基本结构为：整个网络中干部分采用3台Catalyst 1900网管型交换机(分别命名为：Switch1、Switch2和Switch3，各交换机根据需要下接若干个集线器，主要用于非VLAN用户，如行政文书、临时用户等)、一台Cisco 2514路由器，整个网络都通过路由器Cisco 2514与外部互联网进行连接。

　　所连的用户主要分布于四个部分，即：生产部、财务部、信息中心和人事部。主要对这四个部分用户单独划分VLAN，以确保相应部门网络资源不被盗用或破坏。

　　现为了公司相应部分网络资源的安全性需要，特别是对于像财务部、人事部这样的敏感部门，其网络上的信息不想让太多人可以随便进出，于是公司采用了VLAN的方法来解决以上问题。通过VLAN的划分，可以把公司主要网络划分为：生产部、财务部、人事部和信息中心四个主要部分，对应的VLAN组名为：Prod、Fina、Huma、Info，各VLAN组所对应的网段如下表所示。

　　VLAN 号VLAN 名端口号

　　2ProdSwitch 1 2-21

　　3FinaSwitch2 2-16

　　4HumaSwitch3 2-9

　　5InfoSwitch3 10-21

　　【注】之所以把交换机的VLAN号从"2"号开始，那是因为交换机有一个默认的VLAN，那就是"1"号VLAN，它包括所有连在该交换机上的用户。

　　VLAN的配置过程其实非常简单，只需两步：(1)为各VLAN组命名;(2)把相应的VLAN对应到相应的交换机端口。

　　下面是具体的配置过程：

　　第1步：设置好超级终端，连接上思科cisco1900交换机，通过超级终端配置交换机的VLAN，连接成功后出现如下所示的主配置界面(交换机在此之前已完成了基本信息的配置)：

　　1 user(s) now active on Management Console.

　　User Interface Menu

　　[M] Menus

　　[K] Command Line

　　[I] IP Configuration

　　Enter Selection:

　　M] Menus 是主菜单，主要是交换机的初始配置和监控交换机的运行状况。[K] Command Line 是命令行，很象路由器里面用命令来配置和监控路由器一样，主要是通过命令来操作。[I] IP Configuration 是配置IP地址、子网掩码和默认网管的一个选项。这是第一次连上交换机显示的界面，如果你已经配置好了IP Configuration，那么下次登陆的时候将没有这个选项。因为用命令配置简洁明了，清晰易懂，所以我们通过 [K] Command Line 来实现VLAN的配置的。

　　【注】超级终端是利用Windows系统自带的"超级终端"(Hypertrm)程序进行的，具体参见有关资料。

　　第2步：单击"K"按键，选择主界面菜单中"[K] Command Line"选项，进入如下命令行配置界面：

　　CLI session with the switch is open.

　　To end the CLI session,enter [Exit ].

　　此时我们进入了交换机的普通用户模式，就象路由器一样，这种模式只能查看现在的配置，不能更改配置，并且能够使用的命令很有限。所以我们必须进入"特权模式"。

　　第3步：在上一步">"提示符下输入进入特权模式命令"enable"，进入特权模式，命令格式为">enable"，此时就进入了交换机配置的特权模式提示符：

　　#config t

　　Enter configuration commands,one per line.End with CNTL/Z

　　(config)#

　　第4步：为了安全和方便起见，我们分别给这3个Catalyst 1900交换机起个名字，并且设置特权模式的登陆密码。下面仅以Switch1为例进行介绍。配置代码如下：

　　(config)#hostname Switch1

　　Switch1(config)# enable password level 15 XXXXXX

　　Switch1(config)#

　　【注】特权模式密码必须是4~8位字符这，要注意，这里所输入的密码是以明文形式直接显示的，要注意保密。交换机用 level 级别的大小来决定密码的权限。Level 1 是进入命令行界面的密码，也就是说，设置了 level 1 的密码后，你下次连上交换机，并输入 K 后，就会让你输入密码，这个密码就是 level 1 设置的密码。而 level 15 是你输入了"enable"命令后让你输入的特权模式密码。

　　第5步：设置VLAN名称。因四个VLAN分属于不同的交换机，VLAN命名的命令为" vlan vlan号 name vlan名称，在Switch1、Switch2、Switch3、交换机上配置2、3、4、5号VLAN的代码为：

　　Switch1 (config)#vlan 2 name Prod

　　Switch2 (config)#vlan 3 name Fina

　　Switch3 (config)#vlan 4 name Huma

　　Switch3 (config)#vlan 5 name Info

　　【注】以上配置是按表1规则进行的。

　　第6步：上一步我们对各交换机配置了VLAN组，现在要把这些VLAN对应于表1所规定的交换机端口号。对应端口号的命令是"vlan-membership static/ dynamic VLAN号 "。在这个命令中"static"(静态)和"dynamic"(动态)分配方式两者必须选择一个，不过通常都是选择"static"(静态)方式。VLAN端口号应用配置如下：

　　(1). 名为"Switch1"的交换机的VLAN端口号配置如下：

　　Switch1(config)#int e0/2

　　Switch1(config-if)#vlan-membership static 2

　　Switch1(config-if)#int e0/3

　　Switch1(config-if)#vlan-membership static 2

　　Switch1(config-if)#int e0/4

　　Switch1(config-if)#vlan-membership static 2

　　……

　　Switch1(config-if)#int e0/20

　　Switch(config-if)#vlan-membership static 2

　　Switch1(config-if)#int e0/21

　　Switch1(config-if)#vlan-membership static 2

　　Switch1(config-if)#

　　【注】"int"是"nterface"命令缩写，是接口的意思。"e0/3"是"ethernet 0/2"的缩写，代表交换机的0号模块2号端口。

　　(2). 名为"Switch2"的交换机的VLAN端口号配置如下：

　　Switch2(config)#int e0/2