实验三 交换机基本应用与VLAN的建立 一、实验目的
掌握cisco交换机的基本配置方法和VLAN的建立、删除方法。
二、实验内容
1. 了解并掌握交换机配置的常用配置模式。 2. 掌握交换机的基本配置过程。 3. 理解交换机的MAC地址表结构。
4. 理解在交换机中划分和配置VLAN的基本方法与步骤。
三、实验环境
Cisco_Packet_Tracer。
四、实验步骤
4.1预备知识
在局域网交换技术中，共享式以太网、冲突域、广播域、桥接、交换、MAC地址表、VLAN、VLAN中继等概念特别重要。下面对这些概念做一下简单回顾。
1． 共享式以太网
共享式以太网是构建在总线型拓扑上的以太网，严格遵从载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）算法的网络,CSMA/CD算法的机制决定了共享式网络的半双工特点。在共享式以太网上，当一台主机发送数据的时候其他主机只能接收该以太网帧，此时网上其他主机都不能发送数据。
2． 冲突域
用同轴电缆构建或以hub为核心构建的共享式以太网，其上所有节点同处于一个冲突域，一个冲突域内不同设备同时发出的以太网帧会互相冲突；同时，冲突域内的一台主机发送数据，同处于一个冲突域的其他主机都可以接收到。
3． 广播域
广播域是网上一组设备的集合，当这些设备中的一个发出一个广播时，所有其他设备都
能接受到这个广播帧。
广播域和冲突域是比较容易混淆的概念，我们可以这样区分他们：连接在一个hub上的所有设备都处于一个冲突域，同时也构成了一个广播域；连接在一个没有划分VLAN交换机上各端口上的设备处于不同的冲突域中（每一个交换机的端口构成了一个冲突域），但同属于一个广播域。
4． 桥接
所谓桥接，主要是指透明桥接。透明网桥连接两个或者更多的共享以太网网段，不同的网段分别属于各自的冲突域，所有网段处于同一个广播域。桥接工作模式应认真理解，它是理解交换机工作原理的基础。
5． 交换
局域网交换的概念源自桥接，它与透明网桥使用相同的算法，只是交换的实现是用专用硬件实现，而传统的桥接是用软件来完成的。
6． MAC地址表
交换机内有一个MAC地址表，用于存放该交换机端口所连接设备的MAC地址与端口号的对应信息。MAC地址表是交换机正常工作的基础，我们应该了解它的生成过程。
7． VLAN
VLAN用以把物理上直接相连的网络从逻辑上划分为多个子网。每一个VLAN对应着一个广播域。
二层交换机没有路由功能，不能在VLAN之间转发帧，因而处于不同VLAN上的主机不能进行通信，只有引入第三层交换（VLAN间路由）技术之后，VLAN间的通信才成为可能。
8． VLAN中继
VLAN中继（VLAN Trunk）也称为VLAN主干，是指在交换机与交换机之间或者交换机与路由器之间连接的情况下，在互相连接的端口上配置中继模式，使得属于不同VLAN的数据帧都可以通过这条中继链路得以传输。
VLAN中继的帧格式分为ISL和IEEE802.1Q两种，其中前者是Cisco交换机独有的协议，后者是国际标准，被几乎所有的设备厂商所广泛支持。
4.2 交换机配置
交换机是一种具有特殊功能的计算机，运行于其上的操作系统称为IOS（网间操作系统），它所提供的服务通常通过CLI（命令行界面）来访问和配置。如图3.1所示：
图3.1 交换机命令行界面
通常在配置交换机前，须将其console控制台端口与PC机串口通过线缆连接，并使用超级终端程序与其建立串行通信联系，即可看到如上图所示的CLI配置界面；但在实验室中，为了避免线缆反复插拔并为配置提供方便，已通过其他方式与交换机等网络设备建立了硬件与软件连接，因此可以在不插拔线缆的情况下，在同一台PC上对多台设备进行配置。
4.3熟悉交换机的常用配置模式及模式间的切换
交换机命令行配置具有多种不同的工作模式，每种模式下完成不同的配置任务，主要模式可有以下几种：
1）用户执行模式：权限最低，可供使用的命令十分有限。
2）执行模式：具有较高配置权限，能完成更多的配置和管理任务，比如配置文件的保存、系统配置的查看等。
3）全局配置模式：用于对设备做全局性的配置。比如修改主机名、设置密码、创建VLAN等。它还可以向下分为一些子模式，如VLAN配置模式、接口配置模式、线路配置模式等。
各工作模式有其相应的特征提示符，并通过相应命令进行切换。如表3.1所示：
表3.1 交换机常用工作模式及切换方法
CLI命令语法 > 提示符表示已处于用户执行模式 从用户模式进入模式 # 提示符表示已处于执行模式 从模式进入全局配置模式 S3> S3>enable S3# S3#configure terminal Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. 进入全局模式时的系统消息 (config)#提示符表示交换机已处于全局配置模式 从全局模式进入接口模式 (config-if) 提示符表示交换机已处于接口配置模式 S3(config)# S3(config)#interface fastethernet 0/1 S3(config-if) 从接口配置模式切换到全局配置模式 (config)#提示符表示交换机已处于全局配置模式 从全局配置模式切换到执行模式 # 提示符表示已处于执行模式 S3(config-if)#exit S3(config)# S3(config)#exit S3# 其中A1SW3为交换机名称。在后续实验中，我们可能会看到其他的工作模式。 为方便配置，交换机CLI提供了强大的帮助功能。例如，如果记不清楚配置命令全称，可以输入命令的前几个字符，然后输入”?”，则会显示以输入的几个字符开头的所有命令以供选择；又如，只要所输入的命令包含字符足够多，CLI即可识别。如表3.1标注下划线的部分，只要输入这几个字符，则对应命令即可被识别；再如，可以输入某一命令的前几个字符，只要该特征字符串唯一，则可以通过按键盘上的 Tab 键自动补齐该命令的所有字符。
4.4 VLAN实验步骤
Step1：创建交换机拓扑文件
利用Cisco Packet Tracer创建本次实验的基本拓扑结构，如图3.3所示。
图3.3 交换机基本应用实验拓扑一
Step2：查看交换机配置状态
1）查看IOS的版本
在工作区点选交换机进入设置对话框，选中CLI标签页，进入命令状态，如图3.4所示。
图3.4 交换机设置对话框CLI标签页
然后执行如下指令。
Switch>enable //进入模式
Switch#show version //查看IOS版本信息 2）显示当前路由器的配置信息 Switch#show running-config 3）显示当前交换机vlan 接口信息 Switch#show vlan
Step3：配置交换机主机名（根据每位同学的实际情况，S+姓名首拼）
Switch#config terminal //进入全局配置模式 Switch(config)#hostname S3
S3(config)#exit //返回模式
S3# //配置后使用新的主机名称
Step4：配置交换机模式口令及密码
通过为交换机设置模式口令或密码，允许特定用户进入及全局等模式对交换机进行访问和配置，增强安全性。
Switch#config terminal //进入全局配置模式
S3(config)#enable password cisco //配置模式明文口令 S3(config)#enable secret cisco //配置模式加密口令 S3(config)#exit //返回模式
S3#show running-config //查看交换机运行配置
……
!
enable secret 5 $1$1sGN$CU8wvTmxHBRex3BgG7eib1 //加密口令
enable password cisco //明文口令
……
Switch#config terminal //进入全局配置模式
S3(config)#no enable password //删除模式明文口令 S3(config)#no enable secret //删除模式加密口令 S3(config)#exit //返回模式
说明：以上配置均在全局模式下进行。上述命令为交换机配置了两种类型的口令，区别在于password 基于明文，而secret是加密的，若同时配置了两种类型的口令，用户在进入模式时必须输入加密口令。
Step4：使能指定端口
使能Fa0/1和Fa0/2端口，以便PC1和PC2之间可以访问。 S3#config terminal //进入全局配置模式 S3(config)#interface f0/1 //进入接口配置模式 S3(config-if)#no shutdown //使能当前端口fa0/1 S3(config-if)#interface f0/2
S3(config-if)#no shutdown //使能当前端口fa0/2 S3(config-if)#exit //返回模式 或者
S3#config terminal
S3(config)#interface range f0/1-2 S3(config-if-range)#no shutdown
S3(config-if-range)#end //返回模式 S3#
S3#show mac-address-table dynamic //查看交换机端口对应连接设备的MAC地址，
此时地址表内容应该是空的
PC1和PC2之间可以Ping通了，在工作区点选PC机进入弹出窗口，选择Desktop标签页中的Command Prompt，如下图：
S3#show mac-address-table dynamic //查看交换机端口对应连接设备的MAC地址，
此时地址表应该有PC1、PC2的MAC地址
Step5：创建VLAN
S3#vlan database //进入VLAN配置模式 S3(vlan)#vlan 2 name vlan2 //创建VLAN 2并命名为VLAN2 S3(vlan)#vlan 3 name vlan3 //创建VLAN 3并命名为VLAN3 S3(vlan)#exit
S3#show vlan brief //显示当前VLAN的配置信息
Step6：分配端口给新创建的VLAN
分配端口给VLAN时必须在接口配置模式（interface mode）下进行。输入如下命令将 Fa0/1, Fa0/2分配给VLAN 2.
S3#config terminal S3(config)#int f0/1
S3(config-if)# switchport access vlan 2 S3(config-if)# int f0/2
S3(config-if)# switchport access vlan 2
S3(config-if)#end //返回模式 S3#show vlan brief
此时，PC1和PC2之间可以Ping通。
将 Fa0/1分配给VLAN 2，Fa0/2分配给VLAN 3。步骤如下： S3#config terminal S3(config)#int f0/1
S3(config-if)# switchport access vlan 2 S3(config-if)# int f0/2
S3(config-if)# switchport access vlan 3
S3(config-if)#end //返回模式 S3#show vlan brief
此时，看看PC1和PC2之间是否可以Ping通？
Step7：查看并简单管理交换机MAC地址表
查看并简单管理交换机MAC地址表，了解交换机端口与连接设备之间的映射关系，操作步骤如下：
S3#show mac-address-table dynamic
4.5 Trunk实验步骤
当一个VLAN 跨过不同的交换机时，在同一VLAN 上但是却是在不同的交换机上的计算
机进行通信时需要使用Trunk。Trunk 技术使得在一条物理线路上可以传送多个VLAN 的信息，交换机从属于某一VLAN（例如VLAN10）的端口接收到数据，在Trunk 链路上进行传输前，会加上一个标记，表明该数据是VLAN10 的；到了对方交换机，交换机会把该标记去掉，只发送到属于VLAN3 的端口上。
Step1： 构建如图所示拓扑结构，因为交换机端口仅隔离冲突域，而不能隔离广播域，因
此，四台PC虽然连接在两台交换机上，但是处于同一个广播域当中。vlan技术用在企业应用中，将同一局域网划分为虚拟的几个子局域网，即virtual lan。在图3.5中，如果没有配置vlan，则四台PC之间均可ping通，我们要做的是将PC0与PC2配置为一个vlan，PC1与PC4配置在一个vlan，这样只有处于同一个vlan下边的两台PC相互之间才能够ping通。
图3.5 交换机基本应用实验拓扑二
S0#show mac-address-table dynamic //查看交换机端口对应连接设备的MAC地址，
此时地址表内容应该是空的
Mac Address Table
-------------------------------------------
Vlan Mac Address Type Ports
---- ----------- -------- -----
1 0060.3ed4.3e03 DYNAMIC Fa0/3
Step2：设备连接
设备连接如图3.5所示，两交换机之间通过各自的0/3端口连接，PC0和PC2分别连接到交换机的0/1端口，PC1和PC3分别连接到交换机的0/2端口。
Step3：IP地址配置
将192.168.0.1~4地址分别分配给PC0~3四台PC机
S0#show mac-address-table dynamic //查看交换机端口对应连接设备的MAC地址，此时地址表应该有PC0、PC1的MAC地址
Mac Address Table
-------------------------------------------
Vlan Mac Address Type Ports
---- ----------- -------- -----
1 0060.3ed4.3e03 DYNAMIC Fa0/3
10 0002.161a.110d DYNAMIC Fa0/1
20 0040.0b47.cb15 DYNAMIC Fa0/2
Step4：测试vlan配置前PC的连接情况
通过PC0尝试ping PC1以及PC2，均能够ping通。配置完成之后的结果为仅能ping通PC2，因为PC2将被配置为和PC1不在同一个vlan。
Step5： 配置交换机端口为trunk:
进入交换机Switch0的0/3端口，输入switchport mode trunk，设置该端口模式为trunk模式，所谓trunk模式就是让两个交换机的0/3端口可以同时传输不同vlan间的数据。同样设置Switch1的0/3端口模式为trunk. 通过end退出到模式，然后通过show interface trunk查看刚才配置的情况。 switch(config)#int f0/3
switch(config-if)#switchport mode trunk switch(config-if)#
Step6： 在Switch0定义两个vlan ,分别为vlan 10和vlan 20，对这两个vlan的命名是可选
的。在Switch1中作同样配置。
Step7： 配置交换机端口vlan
进入交换机Switch0端口f0/1分配给vlan 10，同样设置将f0/2端口加入vlan 20。 同样设置将Switch1的f0/1端口加入vlan 10, f0/2端口加入vlan 20.
Step8：查看vlan配置
Step9： 查看配置完成情况
在PC1上，重新ping PC3可以通，ping PC2不通，说明配置正确了。
实验三我们完成了vlan的配置，通过vlan配置，可以在局域网内部设置不同的vlan，
达到减小广播域，同时方便管理等目的。
