考点20 虚拟局域网及其配置《计算机网络技术与应用》内蒙古（对口招生）计算机类 知识点讲解

内蒙古自治区（计算机类）对口招生 《计算机网络技术与应用》复习讲义 模块 6 交换与路由技术 考点 20 虚拟局域网及其配置 【考纲要求】 1. 掌握虚拟局域网（VLAN）及其配置。 【知识网络】 【知识和技能要点】 一、VLAN 概述 1. 引入 VLAN 的原因 机关、学校与企事业单位的交换式局域网越来越多，网络从小型办公网扩展到大型园区网，管理也日渐复杂。麻烦出在两处：一是采用共享介质的交换式局域网里，所有节点都处于同一个广播域，一个节点发往部分节点的广播会被其他节点一并收到，既浪费带宽资源又占用主机的处理能力，广播过量还会形成“广播风暴”，网络信息安全问题也随之突出；二是用户因故在不同网络之间移动时，还得重新进行网络连接和网络布线。为解决这些问题，虚拟局域网技术（Virtual Local Area Network，缩写 VLAN）被提了出来。 2. VLAN 的概念与作用 VLAN 把局域网的物理设备从逻辑上划分成多个网段，每个网段对应一个 VLAN，也就是把原来单个广播域虚拟地分割成若干个广播域。若没有路由，VLAN 内部的单播帧与广播帧只能在本 VLAN 内转发、广播和扩散，不会直接进入其他 VLAN；同一 VLAN 的成员共享广播、构成一个广播域，不同 VLAN 之间的广播信息则相互隔离，这样一来流量得到有效控制，设备投资减少，网络管理简化，网络之间的安全性也提高了。VLAN 还能把网络划成多个广播域，从而有效控制广播风暴的发生；管理员可借助三层交换机或路由器在不同 VLAN 之间的路由功能，管理企业网、园区网里不同部门和不同站点之间的信息互访。它最大的特点在于：组建逻辑网时不必在意用户或设备在网络中的物理位置，网络拓扑因此变得非常灵活，既能在单台交换机内实现，也能跨交换机实现。 3. VLAN 的划分方法 从实现机制或策略看，VLAN 有静态与动态之分：静态 VLAN 主要依据交换机的端口划分；动态 VLAN 的划分方式较多，常见的是按 MAC 地址划分和按网络层协议划分。基于端口的划分是把一台或多台交换机上的若干端口划成一个逻辑组，这是最简单、最常用也最有效的办法，管理员只需重新划分交换端口，不必顾及端口上所接的设备；不足之处是 VLAN 用户位置一变，往往还得搬移网线。基于 MAC 地址的划分则按每台主机的 MAC 地址分组，MAC 地址是网卡的标识符，唯一且固化在网卡上，用 12 位十六进制数表示，前 6 位是厂商标识、后 6 位是网卡标识；这种办法实质上是基于用户的 VLAN，用户物理位置移动时 VLAN 不必重新配置，缺点是初始化时所有用户都得配置，用户成百上千时相当烦琐。基于网络层协议的划分依据主机的网络层地址或协议类型（目前主要用 IP 地址），用户物理位置改变也无须重新配置所属 VLAN，还能按协议类型划分、不必附加帧标签来识别，从而减少网络通信量，代价是效率偏低——检查每个数据包的网络层地址要耗掉处理时间。 二、基于端口的 VLAN 划分方法 1. 创建 VLAN 与命名 创建 VLAN 用 vlan 命令，后面跟编号：编号就是 VLAN 的整数标识，一般取 1～4094 之间的值。交换机首次启动时，其全部物理接口默认都归在 VLAN1 里。创建之后可以用 name 命令给它取一个名称；若没有取名，交换机会自动命名成 vlanXXXX：这个名称由 0 开头加四位 VLAN 编号组成，例如 VLAN 3 就默认叫 vlan0003。 2. 向 VLAN 中添加端口 把端口加进 VLAN 分两步走。若只加一个端口，先选定该物理端口，再用 switchport access vlan 命令把它分配给已创建的 VLAN；若一次要加多个端口，可以用 range 关键字选中若干范围段的物理端口，再把它们一并分配给指定 VLAN。无论哪种写法，命令的效果都是把所选端口划入指定编号的 VLAN。 3. 删除与查看 VLAN 删除某个 VLAN，用 no vlan 命令加上编号即可，但 VLAN1 是默认存在、不能被删除的。要了解划分情况，可在特权模式下用 show vlan 命令查看，它会列出已创建 VLAN 的名称、状态以及各 VLAN 所分配的端口。 4. 单交换机 VLAN 划分实例 实例:在交换机 Switch 中划分出 VLAN 2 并命名为 caiwu，再把 FastEthernet0/11 与 FastEthernet0/12 两个接口加入该 VLAN。配置前所有端口都默认在 VLAN1 中，PC1、PC2、PC11、PC12 同处一个广播域、彼此能够互访；配置之后，被划入 VLAN 2 的接口所连终端与仍在默认 VLAN1 中的接口所连终端就不能互访了，原来的广播域因此缩小，起到了隔离网络的作用。 三、交换机接口的类型 1. 二层接口：Access、Trunk 与端口聚合 交换机的接口一般分二层接口与三层接口两大类。二层接口有三种。一是 Access Port，即接入接口，这是交换机的默认接口类型，能完成二层交换功能，但它只能转发同一个 VLAN 内的帧，也不能配置 IP 地址，还没有路由功能。二是 Trunk Port，即干道接口，同样实现二层交换功能，却可以转发来自多个 VLAN 的帧。三是 EtherChannel，也就是端口聚合，它由多个二层低速物理交换接口组成，作用如同一个高速传输通道的接口。 2. 三层接口：路由接口与 SVI 三层接口有两类。其一是路由接口（Routed Port），由单个物理接口构成，可以配置一个 IP 地址；每个路由接口用于连接一个子网，它的 IP 地址即该子网的网关。一台交换机若配了多个三层接口，各三层接口的 IP 地址就对应各个不同的网络。其二是交换虚拟接口（SVI），它由多个物理接入接口组成，逻辑上可以看成一个三层（网络层）接口，每个 SVI 用于连接一个 VLAN，SVI 的 IP 地址就是该 VLAN 的网关。 四、跨交换机 VLAN Trunk 的配置 1. Trunk 的作用与工作原理 VLAN Trunk 即虚拟局域网中继技术，作用是让连接在不同交换机上的同一个 VLAN 里的主机能够互通。举例来说，一台交换机的 VLAN1 中的机器要访问另一台交换机 VLAN1 中的机器，可把两台交换机的级联端口从默认的 Access 端口改为 Trunk 端口；这样交换机从级联口发出数据包时会打上一个 VLAN 标签（TAG），别的交换机收到后便能识别它属于哪一个 VLAN，并把它转发到标签指定的 VLAN 中去，跨交换机同一 VLAN 内部的数据传输就此完成。所以，处在不同交换机上同一 VLAN 的主机若要通信，交换机之间的连接接口一般设成 Trunk 模式（干道模式）。所谓干道，指的是两台交换机端口间的一条点对点链路，可承载多个 VLAN 的信息；也就是说，Trunk 端口上能够传送来自不同 VLAN 的数据帧，该端口属于多个 VLAN。 2. Trunk 端口的配置与实例 实例是：一楼交换机 Switch1 与二楼交换机 Switch2 分别用 FastEthernet0/24 级联，两台设备里都划分了 VLAN 2，要让两楼层同一 VLAN 的主机互通，就得把这两个级联口都配成 Trunk 端口：先选中该端口，再用 switchport mode 命令把它设为 Trunk 模式（默认是 Access 模式）。两点说明：配置之前这两个口默认都处在 Access 模式、同属 VLAN1，只能传 VLAN1 的数据，所以两楼层 VLAN1 的主机本来就能互访；只有两个级联口都配成 Trunk，这条链路上才能传输 VLAN 2 的数据，两个楼层 VLAN 2 的主机才能互访。可见，交换机默认的 Trunk 链路允许所有 VLAN 通过。 五、不同 VLAN 间的通信 1. SVI 接口的创建与三层路由功能 交换机虚拟接口（SVI）表示由交换端口构成的一个 VLAN，一个 SVI 就对应一个 VLAN。要让不同 VLAN 之间能够通信，得借助三层交换机不同 SVI 接口 IP 地址的路由通信功能，也就是为每个 VLAN 配好相应的 SVI 接口。SVI 平时也被叫作 VLAN 接口，它是虚拟的，用来连接整个 VLAN，因此也被称为逻辑三层接口。操作上先在全局配置模式下用 interface 命令加上 VLAN 编号创建该 VLAN 的 SVI 接口，再给这个接口配上 IP 地址和子网掩码，并用 no shutdown 把它启用，随后通过三层设备的路由功能转发数据，VLAN 之间就能通信了。此外，要启用三层 IP 路由功能，还得在全局配置模式下执行 ip routing 命令——思科交换机一般默认并未启用该功能；配置完可以用 show ip route 查看三层交换机的路由表，确认所配网络是否已经出现在路由表中。 2. VLAN 间通信实例 实例是在三层交换机 3560 上划分 VLAN 10 与 VLAN 20。VLAN 10 的 SVI 地址设成 192.168.10.1/24，接口是 FastEthernet0/1 与 FastEthernet0/2；VLAN 20 的 SVI 地址设成 192.168.20.1/24，接口是 FastEthernet0/11 与 FastEthernet0/12。两个 VLAN 各自的主机分别处在自己的广播域中，彼此不能互访；只有为两个 SVI 接口配好 IP 地址与子网掩码、启用三层路由功能，才能借交换机的三层能力让 VLAN 10 与 VLAN 20 中的主机互相访问。 【真题】 2024年真题｜单选题第37题 VLAN 在现代组网技术中占有重要地位，在由多个 VLAN 组成的一个局域网中，下面描述错误的是（ ） A. 当站点从一个 VLAN 转移到另一个 VLAN 时，一般不需要物理连接 B. VLAN 中的一个站点可以和另一个 VLAN 中的站点直接通信 C. 当站点在一个 VLAN 中广播时，其他 VLAN 中的站点不能收到 D. VLAN 可以通过 MAC 地址、交换机端口等进行定义 【答案】B 【解析】不同 VLAN 之间的广播信息相互隔离，一个 VLAN 中的站点不能与另一个 VLAN 中的站点直接通信，必须借助三层交换机或路由器不同 VLAN 接口的路由功能才能互访，因此 B 的描述错误。A 正确，因为基于 MAC 地址或网络层协议划分时，用户物理位置移动也不需要重新配置所属 VLAN；C 正确，同一 VLAN 内的成员共享广播形成一个广播域；D 正确，有基于端口、基于 MAC 地址与基于网络层协议等划分方法。 2025年真题｜填空题第138题 VLAN的作用是隔离________。 【答案】广播域 【解析】VLAN 把局域网的物理设备从逻辑上划分为多个网段，也就是把原来单个广播域虚拟分割成多个广播域：同一个 VLAN 中的成员共享广播形成一个广播域，不同 VLAN 之间的广播信息相互隔离，从而有效控制流量、抑制广播风暴，因此其作用是隔离广播域。 【练习题】 一、填空题 1. VLAN 的英文全称是 Virtual Local Area Network，其中文名称是________。 【答案】虚拟局域网 【解析】VLAN 把局域网的物理设备从逻辑上划分为多个网段，每个网段对应一个 VLAN，可在单台交换机或跨交换机中实现。 2. VLAN 编号是对每个 VLAN 的整数标识，取值范围一般为________。 【答案】1～4094 【解析】创建 VLAN 时用 vlan 命令加上编号；VLAN1 是默认存在且不能被删除的，交换机首次启动时全部物理接口都归在 VLAN1 里。 3. 交换机首次启动时，其全部物理接口都默认属于已定义的________。 【答案】VLAN1 【解析】交换机在未配置之前，所有端口都默认在 VLAN1 中，即所连终端同处一个广播域、可以互访。 4. 给已创建的 VLAN 取名称使用的命令是________。 【答案】name 【解析】若没有给 VLAN 取名，交换机会自动命名为 vlanXXXX，其中 XXXX 是以 0 开头的四位 VLAN 编号，例如 VLAN 3 默认叫 vlan0003。 5. 交换机默认的接口类型是________，它只能转发来自同一个 VLAN 的帧，不能配置 IP 地址。 【答案】Access（接入接口） 【解析】Access Port 可实现二层交换功能，但没有路由功能；可以转发来自多个 VLAN 的帧的则是 Trunk Port（干道接口）。 6. 由多个二层低速物理交换接口组成、作用如同一个高速传输通道的接口是________。 【答案】端口聚合（EtherChannel） 【解析】交换机接口分为二层接口与三层接口两大类，二层接口包括 Access Port、Trunk Port 与端口聚合三种。 7. 由多个物理接入接口组成、逻辑上可看作一个三层接口、其 IP 地址是某个 VLAN 的网关的接口是________。 【答案】SVI（交换虚拟接口） 【解析】SVI 就是通常所说的 VLAN 接口，只不过它是虚拟的，用于连接整个 VLAN，因此也被称为逻辑三层接口。 8. 跨交换机相同 VLAN 中的主机要相互通信，交换机与交换机之间的连接接口一般应设置为________模式。 【答案】Trunk（干道） 【解析】跨交换机时，可把两台交换机的级联端口由默认的 Access 端口改为 Trunk 端口，数据包中会打上 VLAN 标签，以便其他交换机识别它属于哪个 VLAN。 9. 把交换机端口配置为干道模式的命令是 switchport mode ________。 【答案】trunk 【解析】另一个常用的端口配置命令是 switchport access vlan，用于把端口分配给指定的 VLAN。 10. 启用三层 IP 路由功能的命令是 ip ________。 【答案】routing 【解析】思科交换机一般默认未启用三层 IP 路由功能；配置完成后可用 show ip route 查看路由表，确认所配网络是否已经出现。 二、单项选择题 1. VLAN 的主要作用是（ ）。 A. 提高端口的传输速率 B. 隔离广播域，抑制广播风暴 C. 对传输的数据进行加密 D. 实现物理线路的冗余备份 【答案】B 【解析】VLAN 把原来单个广播域虚拟分割成多个广播域，同一 VLAN 中的成员共享广播形成一个广播域，不同 VLAN 之间的广播信息相互隔离，从而有效地控制流量、抑制广播风暴，并提高网络之间的安全性。 2. 下列属于静态 VLAN 划分依据的是（ ）。 A. 网络层协议类型 B. 主机所安装的操作系统 C. 交换机的端口 D. 用户登录的时间 【答案】C 【解析】静态 VLAN 主要是根据交换机的端口来划分的；动态 VLAN 的划分方法有很多种，常用的有根据 MAC 地址划分和根据网络层协议划分。 3. 下列关于基于端口划分 VLAN 的说法，正确的是（ ）。 A. 它是最简单、最常用也最有效的划分方法，但用户位置改变时往往需要迁移网线 B. 划分时必须考虑端口所连接设备的类型 C. 它最适合用户频繁移动的场合 D. 它必须为每一块网卡的 MAC 地址单独配置 【答案】A 【解析】基于端口的划分是把一台或多台交换机上的若干端口划分为一个逻辑组，这是最简单、最常用和最有效的划分方法，网络管理员只需对交换端口重新划分，不用考虑端口所连接的设备；不足是 VLAN 用户位置改变时往往也需要对网线进行迁移。 4. 基于 MAC 地址划分 VLAN 的最大优点是（ ）。 A. 初始化配置最简单 B. 数据转发效率最高 C. 完全不需要任何配置 D. 当用户物理位置发生移动时，VLAN 不需要重新配置 【答案】D 【解析】根据 MAC 地址划分 VLAN 其实就是基于用户的 VLAN，其最大优点是当用户物理位置发生移动时 VLAN 不需要重新配置；缺点是初始化时所有用户都必须进行配置，用户数量多时配置十分烦琐。 5. 基于网络层协议划分 VLAN 的主要缺点是（ ）。 A. 用户物理位置改变后必须重新配置所属 VLAN B. 需要附加帧标签来识别数据 C. 效率低，检查每一个数据包的网络层地址要消耗处理时间 D. 不能按协议类型进行划分 【答案】C 【解析】基于网络层协议划分 VLAN 的优点是用户物理位置改变时也不需要重新配置所属 VLAN，还可按协议类型划分且不必附加帧标签识别；缺点是效率低，因为检查每一个数据包的网络层地址是需要消耗处理时间的。 6. 查看交换机已创建 VLAN 的名称、状态及各 VLAN 所分配端口的命令是（ ）。 A. show vlan B. show ip route C. no vlan D. vlan database 【答案】A 【解析】在特权模式下使用 show vlan 命令可以查看创建的 VLAN 名称、状态及各 VLAN 分配的端口；no vlan 用于删除指定编号的 VLAN，show ip route 用于查看三层交换机的路由表。 7. 交换机默认的接口类型是（ ）。 A. Trunk Port B. 路由接口 C. SVI D. Access Port 【答案】D 【解析】Access Port 即接入接口，是交换机默认的接口类型，可实现二层交换功能，只能转发来自同一个 VLAN 的帧，不能配置 IP 地址，也没有路由功能。 8. 可以配置一个 IP 地址、每个接口用于连接一个子网、其 IP 地址是该子网网关的三层接口是（ ）。 A. Access Port B. 路由接口（Routed Port） C. Trunk Port D. 端口聚合 【答案】B 【解析】路由接口由单个物理接口组成，可配置一个 IP 地址，每个路由接口用于连接一个子网，其 IP 地址就是该子网的网关；若一台交换机配置了多个三层接口，各三层接口的 IP 地址对应各个不同的网络。 9. 跨交换机相同 VLAN 中的主机要相互通信，两台交换机之间的连接接口一般应配置为（ ）。 A. Trunk 模式 B. Access 模式 C. 路由模式 D. 端口聚合模式 【答案】A 【解析】跨交换机相同 VLAN 中的主机相互通信时，交换机与交换机之间的连接接口一般设置为 Trunk 模式（干道模式），以便在链路上传输多个 VLAN 的数据帧。 10. 下列关于 Trunk 端口的说法，正确的是（ ）。 A. 它只能转发来自一个 VLAN 的帧 B. 它不能配置为干道模式 C. 它固定属于某一个 VLAN D. 它可以传送来自不同 VLAN 的数据帧，该端口属于多个 VLAN 【答案】D 【解析】Trunk 端口上可以传送来自不同 VLAN 中发出的数据帧，因此该端口属于多个 VLAN；干道就是两台交换机端口之间的一条点对点连接链路，可以承载多个 VLAN 的信息。 11. 不同 VLAN 之间的主机要互相通信，必须借助（ ）。 A. 集线器 B. 三层交换机或路由器不同 VLAN 接口的路由功能 C. 二层交换机的 MAC 地址表 D. 交换机端口之间的物理连接 【答案】B 【解析】不同 VLAN 之间的广播信息是相互隔离的，实现 VLAN 之间的通信需要借助三层交换机不同 SVI 接口 IP 地址的路由通信功能，因此要借助三层设备的路由功能。 12. 下列关于 SVI 接口的说法，正确的是（ ）。 A. SVI 是物理接口，由单个物理端口构成 B. 一个 SVI 接口可以同时对应多个 VLAN C. SVI 是虚拟的逻辑三层接口，一个 SVI 对应一个 VLAN，其 IP 地址就是该 VLAN 的网关 D. SVI 接口不需要配置 IP 地址 【答案】C 【解析】交换机虚拟接口表示一个由交换端口构成的 VLAN，也就是一个 SVI 接口对应一个 VLAN；它其实就是通常所说的 VLAN 接口，只不过是虚拟的，用于连接整个 VLAN，因此也称为逻辑三层接口，其 IP 地址就是该 VLAN 的网关。 三、简答题 1. 简述 VLAN 的作用与主要划分方法。 【答案】VLAN 即虚拟局域网，它把局域网的物理设备从逻辑上划分为多个网段，每个网段对应一个 VLAN，也就是把原来单个广播域虚拟分割成多个广播域：若没有路由，一个 VLAN 内部的单播帧和广播帧只能在该 VLAN 内转发、广播和扩散，而不会直接进入其他 VLAN，同一 VLAN 中的成员共享广播形成一个广播域，不同 VLAN 之间的广播信息相互隔离。因此 VLAN 的作用主要体现在：有效控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络之间的安全性；将网络划分为多个广播域，从而有效控制“广播风暴”的发生；借助三层交换机或路由器不同 VLAN 之间的路由功能，管理和控制企业网与园区网中不同部门、不同站点之间的信息互访。VLAN 最大的特点是在组成各个逻辑网时无须考虑用户或设备在网络中的物理位置，使网络拓扑结构非常灵活，可以在单个交换机或跨交换机中实现。从实现的机制或策略看，VLAN 分为静态 VLAN 和动态 VLAN 两种，静态 VLAN 主要是根据交换机的端口来划分的；动态 VLAN 常用的划分方法有三种：基于端口的划分把一台或多台交换机上的若干端口划分为一个逻辑组，是最简单、最常用和最有效的方法，但用户位置改变时往往需要迁移网线；基于 MAC 地址的划分按照每台主机的 MAC 地址分组，实为基于用户的 VLAN，用户物理位置移动时不需要重新配置，但初始化时所有用户都必须配置，用户多时很烦琐；基于网络层协议的划分依据主机的网络层地址或协议类型（目前主要使用 IP 地址），用户位置改变也不必重新配置且不需要附加帧标签识别，缺点是效率低。 【解析】本题考查 VLAN 的作用与划分方法。答题时应先说明 VLAN 把单个广播域划分为多个广播域、隔离广播并抑制广播风暴，再列出控制流量、简化管理、提高安全性等作用，最后写出静态与动态 VLAN 之分以及基于端口、基于 MAC 地址、基于网络层协议三种划分方法及其优缺点。 2. 简述交换机二层接口与三层接口的类型及各自特点。 【答案】交换机的接口类型一般可分为两大类：二层接口和三层接口。二层接口又包括三种：一是 Access Port（接入接口），它是交换机默认的接口类型，可实现二层交换功能，但只能转发来自同一个 VLAN 的帧，不能配置 IP 地址，也没有路由功能；二是 Trunk Port（干道接口），它同样实现二层交换功能，但可以转发来自多个 VLAN 的帧；三是端口聚合（EtherChannel），它由多个二层低速物理交换接口组成，作用如同一个高速传输通道的接口。三层接口有两种：一是路由接口（Routed Port），由单个物理接口组成，可配置一个 IP 地址，每个路由接口用于连接一个子网，其 IP 地址就是该子网的网关；若一台交换机配置了多个三层接口，则各三层接口的 IP 地址对应各个不同的网络。二是交换虚拟接口（SVI），它由多个物理接入接口组成，但在逻辑上可以理解为一个三层（网络层）接口，每个 SVI 接口用于连接一个 VLAN，SVI 接口的 IP 地址就是该 VLAN 的网关；SVI 其实就是通常所说的 VLAN 接口，是虚拟的，因此也被称为逻辑三层接口。 【解析】本题考查交换机接口的类型。答题时应先说明接口分为二层接口与三层接口两大类，再分别写出 Access Port、Trunk Port、端口聚合与路由接口、SVI 各自的特点，注意点明 Access 不能配置 IP 地址、Trunk 可转发多个 VLAN 的帧、路由接口与 SVI 都可作为网关。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 $