局域网、交换机原理、VLAN技术个人理解、Trunk技术

局域网

请看ecrown博客：http://blog.csdn.net/ecrown/archive/2005/01/12/249740.aspx

基础

现在交换机路由器的边界越来越模糊。很多路由器都带有交换机的功能。接下来的实验将会通过cisco路由器来代替GSN3中傻瓜式交换机

相关概念

单播	Unicast,一对一发送信息
组播	Groupcast，一对多（同一个组成员）发送信息，
广播	..\tcp卷一实验设计\广播探析.pdf
单工	单方向通信（如广播台）
半双工	能互相通信，但不能同时通信（如对讲机）
全双工	能同时互相通信(如打电话)
冲突域	①    冲突域环境下，不管设备发送任意类型的数据，都会造成数据冲突。 ②    中继器和集线器连接的网络，都属于同一个冲突域。
广播域	①    广播域环境下，只有出现广播数据，其他设备才都会收到此数据。 ②    交换机相连的网络处于同一广播域，但是，不同接口处在不同冲突域。 ③    路由器相连的网络处在不同的广播域，不同接口在不同广播域。
CSMA/CD（Carrier  Sense Multiple Access with Collision Detection）	载波侦听多路访问/冲突检测（半双工环境下，缓冲冲突） 原理： ①    网卡开启侦听功能，当检测到数据时，则不发送 ②    当检测不到数据时，可对外发送数据，并发送JAM信号，防止其他人发送

 

设备

网线->中继器->集线器->网桥->交换机->路由器

路由器可能会被淘汰，但是交换机不会的。还有，现在市场上甚至还出现了七层防火墙的产品。

设备配置

在GNS3中选择cisco3600交换机，并为其配置NM-16ESW接口

为了看顺眼一些，可以修改图标、物件名称

别误会~~PC1和PC2也是通过c3600改图标过来的~~

基本部署

一开始的目标都是两台机器互相联通

注意到这个时候是不需要在交换机上面写上路由信息的，但是他们之间就能联通。我们在交换机上更多的是查看mac表

为什么会生成这张表？这个交换机是0配置的呀，这个还有没有王法？后面会解释~~

标准

附上来着TCP/IP卷一的格式封装标准

链路标准

IEEE 802.3：标准以太网 10M

IEEE 802.3u：快速以太网 100M

IEEE 802.3z：吉比特以太网 1000M

物理标准

10baseT

100baseT

100baseTX

1000baseFX

帧标准

每一层对数据的叫法都不一样

应用层	Data数据
传输层	Segment数据段
网络层	Packet数据帧
链路层	Frame数据帧
物理层	Bit比特

交换机原理

首先明确各种表

MAC表	MAC-Interface，交换机转发使用的表项	基于源MAC学习（自动学习）
路由表	Route-Interface，路由器转发使用的表项	运行路由协议学到的
ARP表	IP-MAC，实现数据封装	根据ARP问答生成

基础功能

帧转发（转发数据）

地址学习（建立MAC表）
环路防止(属于STP后面详细介绍)

转发原则

前面设备部署的简单例子，之所以会出现MAC表，就是源于这个

• 基于源MAC地址学习，基于目标MAC地址转发

• 同一接口可以学习到多个MAC地址（一个端口一个MAC信息）

• 同一个MAC地址从多个接口学习到，并且选择后学习到的接口

• 收到未知/广播/组播帧, 向本VLAN的其他所有接口转发（即将不在表中的信息泛洪出去）

• 一旦地址表满,就会从本vlan其他接口泛洪新收到的帧，直到现存地址条目老化为止

转发方式

虽然说有CRC检验会相对的降低交换效率，但是现在的CPU的计算能力越来越强大，些许二进制计算倒也问题不大的。

直通转发cut-through

定义：交换机检测到目标地址（前14字节）后即转发帧

特征：延迟小、无错误校验

存储转发store and forward

定义：完整地收到帧并检查无错后才转发

特征：延迟大、有CRC校验

片断转发fragment free

定义：交换机检测到帧的前64字节后即转发

特征：延迟小、有最小帧大小校验

VLAN技术

概念

Virtual LAN，虚拟局域网，可以用于实现广播域隔离并且实现局域网内部安全互访。

原理

（1）      范围

0、4095	保留，仅限系统使用，用户不能查看和使用这些VLAN
1	正常，cisco默认VLAN，用户能够使用该VLAN，但无法删除
2~1001	正常，用于以太网的VLAN，用户可以随意创建、使用和删除这些VLAN
1002~1005	正常，用于FDDI和令牌环的CISCO默认VLAN，用户不能删除VLAN1002~1005
1006~1024	保留，尽显系统使用，用户不能查看和使用这些VLAN
1025~4094	拓展VLAN，仅用于以太网VLAN

这些分区对于现今的云技术、云服务来说太小了，因此在这个基础上衍生出Vxlan的概念，这个之后我学通了，再讨论

（2）      分类

数据VLAN	最常规的VLAN，连接主机
管理VLAN	用于管理员对交换机进行管理
语音VLAN	用于连接语音电话
私有VLAN	用于实现进一步的安全隔离
本征VLAN	自然VLAN，用于实现标签优化

部署

这次的部署目的是ping不通(划分vlan之后当然ping不通了啊)。在前面的基础上继续完善即可。

实验结果

观察交换机本地VLAN信息

Trunk技术

背景

在Trunk之前，每个VLAN对应一个网线/链路/接口，这样比较消耗交换机的接口资源。N个VLAN N根网线

这次的用的机子数目有些多~~交换机路、PC都是同样通过C3600改变图标过来的，配置参考前面的内容。

初始化配置

注意ping不通就对了，因为在这之前我们已经划分了VLAN，讲道理必须ping不通

此次实验目的：相同VLAN要互相ping通

（多扯一些别的~~万一你ping不通，那么需要先查找一下交换机的表中有没有路径信息

CDP协议是思科私有的，全称是cisco discoverprocotal思科发现协议是链路层的协议，如果这里没有，那么重新实验）

这个实验其实就是一个反例，证明如果不用trunk的时候，部署的过程多么繁杂，写配置很麻烦，而且非常浪费资源。）

功能

Trunk用于承载不同vlan的流量，通过打标签实现这个功能。打标签的遵循802.1Q标准

实验继续

在原来实验的基础上，我们把其中一条链路删除

先把相应的接口关闭，虽然在虚拟环境下没啥事，但在工程环境下，还是谨慎一些的好~

之后将f0/3的配置删除，即重新部署，这里会介绍两种不同的删配置的方法

①    这种方法是很有针对性的删除，不要那些属性就删除那些属性

②   如果遇到很复杂的配置，倒不如全删了重新写，则可以用这种方式

之后设置trunk属性

检查是否配置成功

之后在f0/3那条链路上抓包分析

在链路层和网络层之间出现了一行特殊的标签。为啥这个是在中间呢？正是因为使用802.1Q的行业标准（嵌入式）

接着重点来了，面试高频出现的场景来了！！！

Trunk优化一：NATIVE VLAN

此VLAN不打标签，节省资源，一个交换机只能有一个NATIVE VLAN，默认VLAN1为

本征VLAN。

我们体会一下native vlan

设置完成后检查连通性，同时抓包

要多ping几次因为机子的响应时间有些长

少了一个标签

这样做的意义是一半的数据包长度变短

Trunk优化二: ALLOW VLAN

默认TRUNK链路将所有VLAN流量都进行转发，这样的话，广播或垃圾流量也会经过TRUNK，

使得网络带宽收到影响；通过ALLOW VLAN能够限制特定经过的VLAN流量。

此时vlan20绝对是ping不通的，不信？你自己试试就知道了，此时vlan20的信息已经被过滤了

这个功能的意义是企业内部核心部门信息过滤，核心部门的信息不会流出

如何做到跨vlan通信？

两个主机分别连接着SW1和SW2，交换机将主机各种划分在不同的VLAN，交换机是二层交换机，PC的IP处于同网段，尝试用不同方法实现PC互通。

把原来native vlan，allowed vlan的信息都取消

为了避免干扰，我们把PC2、PC3暂停

方法一：

这里需要关闭STP和CDP，后面会解释

设置SW1的native vlan为vlan10，SW2的native vlan为vlan20，此时一定会报错。路由器认为这个端口坏了，是软件层面上坏了，虽然物理层没有坏

方法二

其实这两个方法的本质原理都是不打标签。