|
8-2
單一交換器
VLAN
網路
內容：
8-2-1
單交換器
VLAN
網路
(A)
系統分析：
(1)
VLAN 網路名稱為：『vlan
id』，其中
id 值由
1~ 4094 間的整數。
(2) Cisco
交換器內部都有建立
VLAN 的功能，預設建立一個
vlan 1，並將所有埠口皆歸屬於該網路內成員，因此，沒有特殊處理的話，交換器內所有埠口都是可以互相通訊的。
(3)
吾人可以再產生其他
VLAN id，並將若干埠口加入新的
VLAN 網路內，它們自然離開
vlan 1 網路成員。
(4)
因此，在交換器內產生多個
VLAN
網路，並加入各自成員埠口，便產生多個獨立網路，如果沒有特殊處理(加入路由器)的話，不同網路之間主機是無法通訊的。
(5)
吾人選用一只交換器，並產生二個
VLAN 網路(另一個為預設
vlan 1，保留原來
Switch 功能)，再觀察不同
VLAN 網路之間是否可以互相通訊，依此來驗證
VLAN 的功能如何。
(B)
規劃網路架設：
吾人利用交換器來建置一個簡單網路。Vlan
1 保留系統管理使用，還未分配的埠口皆屬於它的成員，並設定
IP 位址可由外部主機(Manager)登入管理，網路環境規劃如下：
|
VLAN |
網路區段 |
Gateway/DNS |
名稱 |
IP
位址 |
連接埠口 |
|
Vlan
1 |
192.168.0.0/
255.255.255.0 |
192.168.0.254/
168.95.1.1 |
Vlan1 |
192.168.0.252 |
管理者網路 |
|
Manger |
192.168.0.1 |
Switch(Fa0/1) |
|
Vlan
10
(students) |
192.168.1.0/
255.255.255.0 |
192.168.1.254/
168.95.1.1 |
PC1 |
192.168.1.1 |
Switch(Fa0/2) |
|
PC2 |
192.168.1.2 |
Switch(Fa0/3) |
|
Vlan
20
(teachers) |
192.168.2.0/
255.255.255.0 |
192.168.2.254/
168.95.1.1 |
PC3 |
192.168.2.1 |
Switch(Fa0/4) |
|
PC4 |
192.168.2.2 |
Switch(Fa0/5) |
(1)
設備：Cisco
2960 交換器一只(Switch0)、個人電腦五台。
(2)
利用
Packet Tracer 規劃網路，如下：(請匯入：單一交換器
VLAN 網路_空白.pkt)
圖 8-5
單一交換器
VLAN
網路
8-2-2
交換器設定
IP
位址
基本上交換器是沒有
IP 位址的，例外，在
Cisco 交換器上，每一個埠口都被預設到
Vlan 1 虛擬網路上，除非另外指定到其它
VLAN 上。吾人可利用
Vlan 1 來連接該交換器。作法是設定
Vlan 1 屬於某一個網路區段，並設定一個
IP 位址(192.168.0.252)，又將某一埠口指定到
Vlan 1(其實是預設值不用另外指定)，則該埠口所連接的主機就屬於該網路區段，利用該埠口所連結的主機(192.168.0.1)即可登入交換器。吾人希望能夠由遠端電腦登入交換器作業，設定步驟如下：
|
VLAN |
網路區段 |
Gateway/DNS |
名稱 |
IP
位址 |
連接埠口 |
|
Vlan
1 |
192.168.0.0/
255.255.255.0 |
192.168.0.254/
168.95.1.1 |
Vlan1 |
192.168.0.252 |
管理者網路 |
|
Manger |
192.168.0.1 |
Switch(Fa0/1) |
(A)
建立
VLAN 1
的
IP
位址
(請匯入：單一交換器
VLAN 網路_空白.pkt)
圖 8-5
單一交換器
VLAN
網路
設定交換器 IP
的步驟如下：
|
Switch>
Switch>en
Switch#config t
Switch(config)#int
vlan 1 [進入設定
Interface VLAN1]
Switch(config-if)#ip
address 192.168.0.252 255.255.255.0 [設定
vlan1 的
IP]
Switch(config-if)#no
shutdown [啟動介面]
Switch(config-if)#line
vty 0 4 [開啟虛擬終端機
vty 0 ~ vty4]
Switch(config-line)#password
mis [建立
Telnet 登入密碼]
Switch(config-line)#login
[啟動密碼]
Switch(config-line)#exit
Switch(config)#ip
default-gateway 192.168.0.254
Switch(config)#enable
password misUser [建立進入
Priv. Mode密碼]
Switch(config)#exit
Switch#show ip int
brief | begin Vlan1
Vlan1
192.168.0.252 YES manual up up
Switch#ping
192.168.0.252 [測試
VLAN1 網路連結]
…
Success rate is 100 percent
(5/5), round-trip min/avg/max = 0/1/4 ms
Switch#copy running-config
startup-config (儲存設定結果) |
(B)
由
Manager
主機登入操作
(請匯入：單一交換器
VLAN 網路_IP
設定.pkt)
Manager (fa0/1)
主機預設是 Vlan
1 成員。點選
PC4 -> Desktop -> Command Prompt，如下：
|
C:\>ping
192.168.0.252 [OK]
C:\>telnet
192.168.0.252
Password: (輸入密碼：mis)
Switch>en
Password: (輸入密碼：misUser)
Switch# |
8-2-3
建立
VLAN
網路及成員
(請匯入：單一交換器
VLAN 網路_IP
設定.pkt)
圖 8-6
單一交換器
VLAN
網路(IP
設定)
(A)
建立VLAN
並加入成員
吾人依照下列規劃設定：
|
VLAN |
網路區段 |
Gateway/DNS |
名稱 |
IP
位址 |
連接埠口 |
|
Vlan
10
(students) |
192.168.1.0/
255.255.255.0 |
192.168.1.254/
168.95.1.1 |
PC1 |
192.168.1.1 |
Switch(Fa0/2) |
|
PC2 |
192.168.1.2 |
Switch(Fa0/3) |
|
Vlan
20
(teachers) |
192.168.2.0/
255.255.255.0 |
192.168.2.254/
168.95.1.1 |
PC3 |
192.168.2.1 |
Switch(Fa0/4) |
|
PC4 |
192.168.2.2 |
Switch(Fa0/5) |
由 Manager
主機登入交換器
(telnet 192.168.0.252、密碼
mis)或直接由交換器的
CLI 介面進入設定，建立
VLAN 網路與增加成員。如下：
|
Switch>en
Password: [misUser]
Switch#config t
Switch(config)#vlan 10
Switch(config-vlan)#name students
Switch(config-vlan)#^Z
Switch#config t
Enter
configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Switch(config)#vlan 20
Switch(config-vlan)#name teachers
Switch(config-vlan)#exit
Switch(config)#int fa0/2
Switch(config-if)#switchport access vlan
10
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#int fa0/3
Switch(config-if)#switchport access vlan
10
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#int fa0/4
Switch(config-if)#switchport access vlan
20
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#int fa0/5
Switch(config-if)#switchport access vlan
20
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#do show vlan brief
VLAN Name Status Ports
[各埠口
VLAN成員分配]
---- -------------------------------- ---------
-------------------------------
1
default active Fa0/1, Fa0/6, Fa0/7, Fa0/8 [預設都屬於
VLAN1 的成員]
Fa0/9, Fa0/10, Fa0/11,
Fa0/12
Fa0/13, Fa0/14, Fa0/15,
Fa0/16
Fa0/17, Fa0/18, Fa0/19,
Fa0/20
Fa0/21, Fa0/22, Fa0/23,
Fa0/24
Gig0/1, Gig0/2
10
students active Fa0/2, Fa0/3 [VLAN10
的成員]
20
teachers active Fa0/4, Fa0/5 [VLAN20
的成員]
1002
fddi-default active
…..
Switch(config)#exit
Switch#copy running-config startup-config
[複製設定結果]
Switch# |
(B)
測試
VLAN
功能
(請匯入：單一交換器
VLAN 網路_VLAN
設定.pkt)
(1)
步驟
1：由
PC1 ping PC2，攫取
ARP 封包，觀察其流向。測試結果如下：
1.
第一個
ARP Request 封包由
PC1 -> Switch
2.
Switch 將
ARP Request 封包轉送
PC2，並不轉送其他埠口。
3.
PC2 送
ARP Reply 給
Switch。
4.
Switch 將
ARP Reply 發送給，並不轉送給其他埠口。
5.
由此可見，VLAN
具有隔離廣播封包的功能。
(2)
步驟
2：由
PC1 ping PC3 (192.168.1.2.1)，可發現無法成功，如下：
|
C:\>ping
192.168.3.1 [NO] |
(3)
步驟
3：由
PC3 ping PC4 (192.168.2.2)，同一
VLAN 網路內可以成功，如下：
|
C:\>ping
192.168.2.2 [OK] |
(C)
VLAN
結論
(1)
利用
VLAN
技術將交換器各個埠口劃分為不同虛擬網路後，每一個虛擬網路都屬於一個網路區段，虛擬網路之間是隔離的。
(2)
如果採用
Layer2 Switch，交換器並沒有路由功能，因此虛擬網路之間無法通訊，必須透過其他路由器協助才行。
8-2-4
單交換器
VLAN
繞路設定
(A)
VLAN
之間繞路功能
欲讓 VLAN
網路之間具有繞路功能，必須仰賴路由器的協助，重點說明如下：
(1)
每一個
VLAN
網路必須有一個所屬埠口，連結到路由器埠口上。即是，一個 VLAN
網路對應一個路由器埠口，是該網路對外部連接的要塞。
(2)
路由器對應埠口是該
VLAN 的預設路由。即是，它的
IP 位址就是預設路由(Default
Router)。
(3)
由此可見，本網路上有
3 個
VLAN
網路，則需要三個路由器埠口，假設吾人採用一部路由器來建置，規劃如下：
|
Router |
Router port |
IP
位址 |
VLAN |
Switch port |
|
R1 |
Gi0/0 |
192.168.1.254 |
10 |
SW(Gi0/1) |
|
Gi0/1 |
192.168.2.254 |
20 |
SW(Gi0/2) |
(4)
因此，吾人再加入一只
Cisco 2901 路由器，它預設有兩片
Gigabit Ethernet
網路卡，可直接與交換器連接，利用 Packet Tracer
規劃出來的網路架構如下：
(請匯入：單一交換器網路_VLAN
設定+繞路_空白.pkt)
圖 8-7
VLANs
之間繞路網路
(B)
在交換器加入
VLAN
網路埠口
交換器與路由器連接的兩個埠口，須分別加入所要繞路網路的
VLAN 上，將
Gi0/1 加入
vlan 10；Gi0/2
加入
vlan 20 網路，操作如下：
|
Switch>
Switch>en
Password: [misUser]
Switch#config ter
Switch(config)#int gi0/1
Switch(config-if)#switchport access vlan
10
Switch(config-if)#no shutdown
Switch(config-if)#int gi0/2
Switch(config-if)#switchport access vlan
20
Switch(config-if)#no shutdown
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#do show vlan brief
….
10 students active Fa0/2,
Fa0/3, Gig0/1 [增加
Gi0/1]
20 teachers active Fa0/4,
Fa0/5, Gig0/2
[增加
Gi0/2]
….
Switch(config)# |
(C)
在
R1
路由器上設定介面
兩個 VLAN
之間是透過路由器產生繞路功能，其中
Vlan 10 成員中
Switch 的Gi0/1
是串接到
Router之
Gi0/0
埠口，另外 Vlan 20
成員 Switch
的
Gi0/23 是串接到
Router 的
Gi0/1。在
Router0 上只要規劃這兩個介面即可。在
Packet Tracer
中點選
Router0，再進入
CLI 操作如下：
|
R1>
R1>en
R1#config
ter
R1(config)#int gi0/0
[規劃
gi0/0 IP 位址]
R1(config-if)#ip address 192.168.1.254
255.255.255.0
R1(config-if)#no shutdown
[啟動介面]
R1(config-if)#exit
R1(config)#int gi0/1
[規劃
gi0/0 IP 位址]
R1(config-if)#ip address 192.168.2.254
255.255.255.0
R1(config-if)#no shutdown
[啟動介面]
R1(config-if)#exit
R1(config)#do show ip int brief
Interface IP-Address OK? Method Status Protocol
GigabitEthernet0/0 192.168.1.254 YES manual up up
GigabitEthernet0/1 192.168.2.254 YES manual up up
Vlan1 unassigned YES unset administratively down down
R1(config)# |
(D)
測試繞路功能
(請匯入：單一交換器網路_VLAN
設定+繞路_完成.pkt)
(1)
由
PC1 測試連結
PC3(192.168.2.1)，如下：
|
C:\>ping
192.168.2.1 [OK] |
(2)
由
PC3 測試連結
PC2(192.168.1.2)，如下：
|
C:\>ping
192.168.1.2 [OK] |
(E)
設定
VLAN
之間
Routing，成果結論
1.
僅利用
Layer 2 Switch 劃分
VLAN 的區段網路，在
VLAN 之間並無法通訊。
2.
透過路由器連線，才能使
VLAN
之間通訊。
8-2-5 VLAN
附加
DHCP
功能
(A)
系統分析
如何在 VLAN
網路上加入
DHCP 功能，是一個很重要的課題，吾人將重點敘述如下：
(1)
一般 Cisco
路由器都具有
DHCP 動態分配
IP 的功能。吾人既然增加路由器來產生
VLAN 繞路功能，只要再啟動該路由器的
DHCP，不需要再增加其他設備(當然要額外安裝
DHCP Server
也可以)。
(2)
在路由器上建立
dhcp pool vlan10，即是產生
vlan 10 的
DHCP 分配槽，所有該
VLAN 網路成員(交換器埠口)都可要求分配
IP 位址。
(B)
網路規劃與建置
我們沿用圖 8-7
網路(已設定完成
VLAN Routing 功能)，只要將
PC1 ~ PC4 主機改為動態DHCP
分配
IP 位址即可，其他設定不用變更。規劃網路環境如下：
|
VLAN |
網路區段 |
Gateway/DNS |
名稱 |
IP
位址 |
連接埠口 |
|
Vlan 1 |
192.168.0.0/
255.255.255.0 |
192.168.0.254/
168.95.1.1 |
Vlan1 |
192.168.0.252 |
管理者網路 |
|
Manger |
192.168.0.1 |
Switch(Fa0/1) |
|
Vlan 10
(students) |
192.168.1.0/
255.255.255.0 |
192.168.1.254/
168.95.1.1 |
PC1 |
DHCP
分配 |
Switch(Fa0/2) |
|
PC2 |
DHCP
分配 |
Switch(Fa0/3) |
|
Vlan 20
(teachers) |
192.168.2.0/
255.255.255.0 |
192.168.2.254/
168.95.1.1 |
PC3 |
DHCP
分配 |
Switch(Fa0/4) |
|
PC4 |
DHCP
分配 |
Switch(Fa0/5) |
路由器設定還是沿用圖
8-7不用變更，其規劃內容如下：
|
Router |
Router port |
IP
位址 |
VLAN |
Switch port |
|
R1 |
Gi0/0 |
192.168.1.254 |
10 |
SW(Gi0/1) |
|
Gi0/1 |
192.168.2.254 |
20 |
SW2(Gi0/2) |
利用 Packet
Tracer 規劃網路，如下：
(請匯入：單一交換器_VLAN+路由器+DHCP_空白.pkt)
圖 8-8
VLAN
附加 DHCP
功能網路
(C)
DHCP
功能設定
–
路由器
啟動路由器 R1
的
DHCP 功能，設定步驟如下：
|
R1(config)#ip dhcp excluded-address
192.168.1.250 192.168.1.251
R1(config)#ip dhcp excluded-address
192.168.2.250 192.168.2.251
R1(config)#ip dhcp pool vlan10
R1(dhcp-config)#network 192.168.1.0
255.255.255.0
R1(dhcp-config)#default-route
192.168.1.254
R1(dhcp-config)#dns-server 168.95.1.1
R1(dhcp-config)#exit
R1(config)#ip dhcp pool vlan20
R1(dhcp-config)#network 192.168.2.0
255.255.255.0
R1(dhcp-config)#default-router
192.168.2.254
R1(dhcp-config)#dns-server 168.95.1.1
R1(dhcp-config)#end |
(D)
DHCP
功能測試
(請匯入：單一交換器_VLAN+路由器+DHCP_完成.pkt)
(1)
將 PC1 ~
PC4 設定成
DHCP 自動分配
IP 位址。
(2)
由
PC1 進入
Command Prompt 介面，執行
ipconfig /release 與
ipconfig /renew，讓它釋放與取得
IP 位址，如下：
(3)
由 PC3取得
IP 位址，如下：
(4)
再由
PC1 ping 其它主機，觀察
Routing 功能是否還存在，如下：(ping
192.168.3.2)
8-2-6 VLAN
單埠口繞路設定
依照 8-2-4
節敘述，VLAN
網路之間繞路需要路由器協助，而且每一
VLAN
網路區段需要一個路由器埠口，如此一來，經濟效應非常低。還好，一般路由器都有提供子介面功能，吾人可將一個實體介面分割成若干個虛擬介面，每一個虛擬介面設定成
VLAN 的預設閘門即可，重點歸納如下：
(1)
將路由器連接交換器的埠口(如
Gi0/0)宣告成
no ip address、
(2)
宣告子介面(如
Gi0/0.10) 指定為
VLAN 協定下的
Vlan 網路(如
dot1q 10)，其中
10 為
VLAN 網路號碼。(dot1q
下一節介紹)
(3)
設定子介面的 IP
位址，譬如
Gi0/0.10 為
192.168.1.254，是
192.168.1.0/24 的預設閘門。
(4)
將交換器連接到路由器的埠口(SW(Gi0/1))，設定為
Trunk Mode (下一節介紹)。
(A)
系統規劃
(請匯入：單一交換器網路_VLAN
設定+單埠口繞路_空白.pkt)
圖
8-9 VLAN
單埠口繞路設定
我們沿用『單一交換器網路_VLAN設定_完成』的網路架構，再增加一部
Cisco 2901 路由器，網路架構如圖
8-9 所示，路由器規劃如下：
|
Router |
Router port |
IP
位址 |
VLAN |
Switch port |
|
R1 |
Gi0/0 |
No address |
|
SW(Gi0/1) => trunk Mode |
|
Gi0/0.10 |
192.168.1.254 |
dot1q 10 |
|
|
Gi0/0.20 |
192.168.2.254 |
dot1q 20 |
|
(B)
路由器設定
連接到交換器的埠口是
Gi0/0，須將它分割成兩個子介面，再分別設定
IP 位址，如下：
|
R1>en
R1#config
ter
R1(config)#int gi0/0
R1(config-if)#no ip address
R1(config-if)#int gi0/0.10
R1(config-subif)#encapsulation dot1q 10
R1(config-subif)#ip address
192.168.1.254 255.255.255.0
R1(config-subif)#int gi0/0.20
R1(config-subif)#encapsulation dot1q 20
R1(config-subif)#ip address
192.168.2.254 255.255.255.0
R1(config-subif)#exit
R1(config)#int gi0/0
R1(config-if)#no shutdown |
(C)
交換器設定
連接到交換器的埠口是
Gi1/0，須將它設定成
Trunk Mode，如下：
|
Switch>en
Password: [misUser]
Switch#config ter
Switch(config)#int Gi0/1
Switch(config-if)#switchport mode trunk
Switch(config-if)#do show vlan brief
10 students active Fa0/2, Fa0/3
20 teachers active Fa0/4, Fa0/5
… |
(D)
繞路測試：(請匯入：單一交換器網路_VLAN
設定+單埠口繞路_完成.pkt)
█
PC1(192.168.1.1) ping PC3 (192.168.2.1)
[OK]
█
PC4(192.168.2.2) ping PC2 (192.168.1.2)
[OK]
|
