大学计算机实验：计算机网络-网络交换机与VLAN的划分与配置

# 1. 计算机网络基础概念回顾

## 1.1 网络拓扑结构与交换机的作用

网络拓扑结构是指计算机网络中各个节点之间的连接方式。常见的网络拓扑结构包括星型、总线型、环型和网状型等。其中，星型拓扑结构是应用最广泛的一种结构，它将各个节点都直接连接到一个中心节点上，这个中心节点就是交换机。

交换机是计算机网络中的核心设备，它具有转发数据包的功能。当一台计算机发送数据包时，交换机会根据数据包的目标地址将数据包转发到正确的端口上，从而实现不同节点之间的通信。交换机的作用可以简单地理解为实现网络中不同节点之间的数据交换和通信。

## 1.2 VLAN的概念与应用

VLAN（Virtual Local Area Network），即虚拟局域网，是一种逻辑上的划分方式，可以将一个物理上的局域网划分成多个虚拟局域网。每个VLAN内的设备可以通过交换机进行通信，而不同VLAN之间的设备默认是无法直接通信的，从而提高了网络的安全性和管理灵活性。

VLAN的应用非常广泛，可以用于解决以下问题：

- 网络隔离：不同部门、不同项目、不同用户组可以在不同的VLAN中工作，实现彼此隔离。
- 安全控制：通过VLAN可以实现对网络中的不同用户的访问控制，从而提高网络的安全性。
- 管理灵活性：通过VLAN的划分，可以更加方便地管理和维护网络中的设备。

以上就是计算机网络基础概念回顾的内容。在下一个章节中，我们将深入了解网络交换机与VLAN的工作原理。

# 2. 网络交换机与VLAN的工作原理

### 2.1 交换机的数据转发原理

在计算机网络中，交换机起着至关重要的作用。它通过学习目的MAC地址来建立转发表，实现数据帧的快速转发。交换机的数据转发原理包括：
- **MAC地址学习**：交换机通过监听数据帧中的源MAC地址，学习每个接口上所连接设备的MAC地址，并将其存储在转发表中，以便后续的数据转发。
- **转发表**：转发表记录了MAC地址与接口之间的对应关系，当接收到数据帧时，交换机会查找转发表，找到目的MAC地址对应的接口，并将数据帧只发送到目标接口上。这种基于MAC地址的转发方式大大提高了数据传输的效率。

### 2.2 VLAN的划分与标记技术

虚拟局域网（VLAN）是一种在物理网络上进行逻辑划分的技术，它能够将同一个物理网络划分为多个逻辑上独立的网络，从而实现不同网络数据的隔离与流量控制。VLAN的划分与标记技术包括：
- **端口 VLAN 标记（tagging）**：通过在数据帧的头部添加 VLAN 标记的方式来标识属于哪个 VLAN，实现不同 VLAN 数据的区分与隔离。
- **802.1Q 协议**：这是一种常用的 VLAN 标记协议，它在以太网帧的头部增加了 4 bytes 的标签信息，用于传输 VLAN 的信息，从而实现 VLAN 的划分与标记。

以上就是网络交换机与VLAN的工作原理的基本概念，下一节将进入网络交换机与VLAN的配置。

# 3. 网络交换机与VLAN的配置

网络交换机是计算机网络中重要的设备之一，通过配置交换机，可以实现网络的管理和控制。VLAN（Virtual Local Area Network）是一种在物理网络上划分出逻辑独立的虚拟网络的技术，通过配置VLAN，可以将网络中的设备按照逻辑划分为不同的组，并且可以在不同的VLAN之间进行通信。

### 3.1 交换机的基本配置

在配置网络交换机之前，首先需要进行一些基本的配置，以确保交换机能够正常工作。以下是一些常见的交换机基本配置：

1. 配置管理IP地址：为了能够通过网络远程管理交换机，需要为交换机配置一个