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摘要: 采用三层交换机VLAN之间能够通信的技术，基于Bonson NetSim 仿真软件组建了跨三层交换机的虚拟通信网络，设计了模拟拓扑图, 分析了三层交换机VLAN配置、IP 地址分配命令,同时对于三层交换机跨VLAN之间相互通信技术对于二层交换机的端口配置要求， 并对虚拟网络进行了仿真测试, 实现了跨三层交换机的虚拟网络通信, 在真实环境下的实验结果也表明所组建的跨三层交换机的虚拟网络配置是可行的，有利于初学者练习和掌握。
关键词: VLAN配置; 跨三层交换机; 虚拟网络; 端口配置
随着计算机网络技术的飞速发展。国内各大中专院校也相继创办了计算机网络技术专业， 但是随着现代社会对实训技能要求的提高，也相应对学校的网络实训设备有了更高的要求，就某前来说网络设备还是比较昂贵， 组建一个比较完善的网络实验室一般院校还是有困难的，普及到每个学生能够随时动手练习的程度更是困难，而Boson NetSim网络模拟仿真软件恰好能解决这一难题。目前, 应用网络模拟仿真软件组建虚拟通信网络, 在组建的虚拟通信网络上进行各种虚拟网络设备的配置与测试实验, 开展虚拟网络的模拟仿真教学意义十分重大。本文就初学者对于跨三层交换机的虚拟通信技术作以测试研究，并在实际的网络设备上进行了实验验证，希望对于学生或者初次尝试三层交换机的学者得以帮助。
一、Boson NetSim软件和三层交换机配置原理
1. 1 Boson NetSim 简述
Boson Netsim 是BOSON 公司开发的一款模拟Cisco 路由器、交换机组建虚拟网络的仿真软件, 适合在各种操作系统运行的一个软件平台, 提供了完整的动态网络系统设计、仿真和分析的可视化环境，其命令和最新的Cisco 的IOS 基本保持一致。BosonNetsim 由两部分组成: 设计网络拓扑图的Boson Net??work Designer 和作为网络实验模拟BosonNetSim。利用Boson Network Designer 设计出一个网络拓扑结构图, 拓扑结构图可以包含Cisco 路由器、Cisco 交换机、用户机或终端等设备, 它们通过网络传输介质连接起来, 再把拓扑结构图保存到一个扩展名为.top 的文件中; 然后用Boson NetSim 模拟器打开设计好的网络拓扑结构图( . top 文件) , 可以对拓扑图里的路由器、交换机、终端等网络设备进行配置, 如在路由器上配置网络路由协议, 在交换机上划分VLAN, 在终端上配置IP 地址和网关等。将所有设备都配置好以后, 可以通过网络诊断工具( 如Ping 等) 来测试网络的连通性。如果网络畅通, 则表示配置正确, 实验成功。
1.2 三层交换机交换原理
第三层交换是在网络交换机中引入路由模块而取代传统路由器实现交换与路由相结合的网络技术，每个VLAN对应一个IP网段。在二层上，VLAN之间是隔离的，这点跟二层交换机中交换引擎的功能是一模一样的。不同IP网段之间的访问要跨越VLAN，要使用三层转发引擎提供的VLAN间路由功能。在使用二层交换机和路由器的组网中，每个需要与其他IP网段通信的IP网段都需要使用一个路由器接口作为网关。而第三层转发引擎就相当于传统组网中的路由器，当需要与其他VLAN通信时也要在三层交换引擎上分配一个路由接口，用来做VLAN的网关。三层交换机上的这个路由接口是在三层转发引擎和二层转发引擎上的，是通过配置转发芯片来实现的，与路由器的接口不同，它是不可见的。下面举个例子来说明通信过程。假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站A在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网内，若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发，若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站A要向三层交换机的三层交换模块发出ARP(地址解析)封包。当发送站A对三层交换模块的IP地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址，否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送站A，同时将B站的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中。从这以后，A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。可见由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速度。
二、实验设计与配置
本文为了便于利用Boson NetSim 软件对三层交换机VLAN间路由技术作以阐述，直观地说明交换机的数据转发路径， 对一些主要的设备进行了深入分析, 如交换机的端口及终端IP 地址设置、配置命令以及结果测试, 而对于一些简单的部分则不作详细阐述, 读者可自行参阅相关资料。
2. 3 结果测试
经过测试, PC1、PC2 和PC3 、PC4之间彼此都能ping
通。
三、 结束语
基于Bonson NetSim仿真软件组建了跨三层交换机VLAN间的通信网络, 分析了三层交换机VLAN间路由技术、IP 地址分配以及配置命令, 并针对29501和29502交换机的F0/2和F0/3端口要为TRUNK端口，只有这样才能保证不同VLAN间数据间的访问，此次试验结果表明跨三层交换机vlan间路由技术是可行的。
关键词: VLAN配置; 跨三层交换机; 虚拟网络; 端口配置
随着计算机网络技术的飞速发展。国内各大中专院校也相继创办了计算机网络技术专业， 但是随着现代社会对实训技能要求的提高，也相应对学校的网络实训设备有了更高的要求，就某前来说网络设备还是比较昂贵， 组建一个比较完善的网络实验室一般院校还是有困难的，普及到每个学生能够随时动手练习的程度更是困难，而Boson NetSim网络模拟仿真软件恰好能解决这一难题。目前, 应用网络模拟仿真软件组建虚拟通信网络, 在组建的虚拟通信网络上进行各种虚拟网络设备的配置与测试实验, 开展虚拟网络的模拟仿真教学意义十分重大。本文就初学者对于跨三层交换机的虚拟通信技术作以测试研究，并在实际的网络设备上进行了实验验证，希望对于学生或者初次尝试三层交换机的学者得以帮助。
一、Boson NetSim软件和三层交换机配置原理
1. 1 Boson NetSim 简述
Boson Netsim 是BOSON 公司开发的一款模拟Cisco 路由器、交换机组建虚拟网络的仿真软件, 适合在各种操作系统运行的一个软件平台, 提供了完整的动态网络系统设计、仿真和分析的可视化环境，其命令和最新的Cisco 的IOS 基本保持一致。BosonNetsim 由两部分组成: 设计网络拓扑图的Boson Net??work Designer 和作为网络实验模拟BosonNetSim。利用Boson Network Designer 设计出一个网络拓扑结构图, 拓扑结构图可以包含Cisco 路由器、Cisco 交换机、用户机或终端等设备, 它们通过网络传输介质连接起来, 再把拓扑结构图保存到一个扩展名为.top 的文件中; 然后用Boson NetSim 模拟器打开设计好的网络拓扑结构图( . top 文件) , 可以对拓扑图里的路由器、交换机、终端等网络设备进行配置, 如在路由器上配置网络路由协议, 在交换机上划分VLAN, 在终端上配置IP 地址和网关等。将所有设备都配置好以后, 可以通过网络诊断工具( 如Ping 等) 来测试网络的连通性。如果网络畅通, 则表示配置正确, 实验成功。
1.2 三层交换机交换原理
第三层交换是在网络交换机中引入路由模块而取代传统路由器实现交换与路由相结合的网络技术，每个VLAN对应一个IP网段。在二层上，VLAN之间是隔离的，这点跟二层交换机中交换引擎的功能是一模一样的。不同IP网段之间的访问要跨越VLAN，要使用三层转发引擎提供的VLAN间路由功能。在使用二层交换机和路由器的组网中，每个需要与其他IP网段通信的IP网段都需要使用一个路由器接口作为网关。而第三层转发引擎就相当于传统组网中的路由器，当需要与其他VLAN通信时也要在三层交换引擎上分配一个路由接口，用来做VLAN的网关。三层交换机上的这个路由接口是在三层转发引擎和二层转发引擎上的，是通过配置转发芯片来实现的，与路由器的接口不同，它是不可见的。下面举个例子来说明通信过程。假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站A在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网内，若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发，若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站A要向三层交换机的三层交换模块发出ARP(地址解析)封包。当发送站A对三层交换模块的IP地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址，否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送站A，同时将B站的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中。从这以后，A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。可见由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速度。
二、实验设计与配置
本文为了便于利用Boson NetSim 软件对三层交换机VLAN间路由技术作以阐述，直观地说明交换机的数据转发路径， 对一些主要的设备进行了深入分析, 如交换机的端口及终端IP 地址设置、配置命令以及结果测试, 而对于一些简单的部分则不作详细阐述, 读者可自行参阅相关资料。
2. 3 结果测试
经过测试, PC1、PC2 和PC3 、PC4之间彼此都能ping
通。
三、 结束语
基于Bonson NetSim仿真软件组建了跨三层交换机VLAN间的通信网络, 分析了三层交换机VLAN间路由技术、IP 地址分配以及配置命令, 并针对29501和29502交换机的F0/2和F0/3端口要为TRUNK端口，只有这样才能保证不同VLAN间数据间的访问，此次试验结果表明跨三层交换机vlan间路由技术是可行的。