VLAN——虚拟局域网(Virtual Local Area Network(VLAN))、Virtual Private Network(VPN)、Virtual Router Redundancy Protocol(VRRP)等。
二层广播域——一个广播帧所能到达的整个范围,简称广播域(Broadcast Domain)。一个交换网络其实就是一个广播域。
将一个规模较大的广播域在逻辑上划分成若干个不同的、规模较小的广播域,由此便可以有效地提升网络的安全性,同时减少了垃圾流量,节约了网络资源。
大白话:一个大网络中,划分为几个子网络,做到专网专用。
好处:提高网络安全性,减少垃圾流量的问题。
二层通信——通信的双方是以直接交换帧的方式来传递信息的。
一个VLAN就是一个广播域,所以在同一个VLAN内部,计算机之间的通信就是二层通信。
如果源PC与目的PC位于不同的VLAN中,那么它们之间是无法进行二层通信的,只能进行三层通信来传递信息。
802.1Q 帧
VLAN传输的帧
VLAN实现原理:通过给帧打上标签,通过识别标签来识别不同的VLAN。
VLAN Tag 各个字段的含义:
给帧打标签:
发送:交换机识别出某个帧是属于哪个VLAN后,会在这个帧的特定位置上添加上一个标签(Tag),这个Tag明确地表明了这个帧是属于哪个VLAN的。
接收:别的交换机收到这个带Tag的帧后,就能轻易而举地直接根据Tag信息识别出这个帧是属于哪个VLAN的。
如判断帧是否是Tagged帧:
一个帧的源MAC地址后面的两个字节的值是不是0x8100,
是的——Tagged帧; 不是的——传统的Untagged帧。
注意:计算机中没有VLAN的概念,不会产生并发送Tagged帧,如果收到了Tagged帧因为识别不出0x8100的含义,会直接将这个Tagged帧丢弃。
VLAN的类型
1.基于端口的VLAN(Port-based VLAN)
将VLAN的编号(VLAN ID) 配置影射 到交换机的物理端口上,从哪个端口进,该端口属那个VLAN,该帧就被划分为哪个VLAN。
优点:简单而直观,实现也很容易,并且也比较安全可靠。
不足:当接入端口发生了变化时,该发送的帧的VLAN归属可能会发生改变。
基于端口的VLAN通常也称为物理层VLAN或一层VLAN。
2.基于MAC地址的VLAN(MAC-based VLAN)
其划分原则:交换机内部建立并维护了一个MAC地址与VLAN ID的对应表,当交换机接收到计算机发送的Untagged帧时,交换机将分析帧中的源MAC地址,然后查询MAC地址与VLANID的对应表,并根据对应关系把这个帧划分到相应的VLAN中。
优点:灵活性高。
例如,当计算机接入端口发生了变化时,该计算机发送的帧的VLAN归属并不会发生改变(因为计算机的MAC地址不会发生变化)。
不足:这种划分原则实现起来稍显复杂,这种类型的VLAN的安全性不是很高,因为一些恶意的计算机是很容易伪造自己的MAC地址的。
基于MAC地址的VLAN通常也称为二层VLAN。
3.基于协议的VLAN(Protocol-based VLAN)
其划分原则:交换机根据计算机发送的Untagged帧中的帧类型字段的值来决定帧的VLAN归属。 例如,可以将类型值为0x0800的帧划分到一个VLAN,将类型值为Ox86dd的帧划分到另一个VLAN;这实际上是将载荷数据为IPv4 Packet的帧和载荷数据为IPv6 Packet的帧分别划分到了不同的VLAN。基于协议的VLAN通常也称为三层VLAN。
基于端口的VLAN在实际的网络中应用最为广泛。如无特别说明,所提到的VLAN,均是指基于端口的VLAN。
链路类型和端口类型
Access链路(Access Link)——把交换机与终端计算机直接相连的链路。
Trunk链路(Trunk Link)——交换机之间直接相连的链路。
Hybrid端口——既可以将交换机上与终端计算机相连的端口配置为Hybrid端口,也可以将交换机上与其他交换机相连的端口配置为Hybrid端口。
VLAN配置示例
system-view //进入系统视图
vlan 10 //创建vlan
quit //退出vlan视图
interface gigabitethernet 1/0/1 //进入端口视图
port link-type [access/trunk] //设置端口的VLAN端口类型
port default vlan 10 //access类型设置端口的vlan类型
port trunk allow-pass vlan 【all|vlan号】 //trunk类型端口设置通过vlan的。
display port vlan //查看交换机各端口类型及加入的VALN。
GVRP
GARP(Generic Attribute Registration Protocol,通用属性注册协议)的框架协议,该框架协议包含了两个具体的协议:
GMRP(GARP Multicast Registration Protocl,简称GMRP)
GVRP(GARP VLAN Registration Protocl,简称GVRP)。
GVRP的应用——可以大大地降低VLAN配置过程中的手工工作量。
静态VLAN——交换机上手工创建的VLAN。
动态VLAN——交换机利用GVRP协议自动创建的VLAN。
GVRP配置示例
1.配置思路
(1)在每台交换机的全局及端口下使能GVRP功能。
(2)配置交换机二层连通性,即将交换机的某些端口配置为Trunk端口并允许相应的VLAN帧通过。
(3)在边端交换机S1和S4上配置静态VLAN1000。
2.配置步骤
(1)在每台交换机的全局及端口下使能GVRP功能。
system-view //进入视图界面
gvrp //全局使能GVRP功能
(2)配置交换机二层连通性,即将交换机的某些端口配置为Trunk端口并允许相应的VLAN帧通过。
端口交换机
interface gigabitethernet 1/0/1 //进入端口模式
port link-type access //设置vlan的端口access
port default vlan 1000 //设置vlan号
quit //退出端口模式
interface gigabitethernet 1/0/2 //进入端口模式
gvrp //开启GVRP
port link-type trunk //设置trunk端口类型
port trunk allow-pass vlan all //设置所有vlan
quit //退出端口模式
二层交换机
interface gigabitethernet 1/0/1
gvrp
port link-type trunk
port trunk allow-pass vlan all
quit
interface gigabitethernet 1/0/2
gvrp
port link-type trunk
port trunk allow-pass vlan all
quit
display vlan summary //系统视图下,查看VLAN信息
(3)在边端交换机S1和S4上配置静态VLAN1000。
vlan 1000 //创建vlan
quit //退出vlan模式
查看配置验证设置
display gvrp status //查看GVRP的使能情况
display gvrp statistics //查看端口的GVRP统计信息
display vlan summary //查看VLAN信息,dynamic vlan的号码
VLAN间的三层通信
属于同—VLAN的计算机之间是可以进行二层通信的,属于不同VLAN的计算机之间是无法进行二层通信。 属于不同VLAN的计算机之间是无法进行二层通信的,但完全可以进行正常的通信,是三层通信。
通过多臂路由器实现VLAN间的三层通信
两个VLAN间的PC不能直接通信, 目前尚未存在一个“三层通道”,所以它们之间也无法进行三层通信。
方法之一便是引入一台路由器。路由器的作用实质上就是在不同的二层网络(二层广播域)之间建立起三层通道。
每条物理链路可以被形象地称为路由器的一条“手臂”,所以这里的路由器R也常常被形象地称为“双臂路由器”,或泛泛地称为“多臂路由器”。
通过单臂路由器实现VLAN间的三层通信
实际的网络部署中,几乎都不会通过多臂路由器来实现VLAN间的三层通信。
采用单臂路由器的方法来实现VLAN间的三层通信。
采用这种方法时,必须对路由器的物理接口进行“子接口(Sub-Interface)”划分。一个路由器的物理接口可以划分为多个子接口,不同的子接口对应了不同的VLAN。
通过三层交换机实现VLAN间的三层通信
如果VLAN的数量众多,VLAN间的通信流量很大时,单臂链路所能提供的带宽就有可能无法支撑这些通信流量。另外,如果单臂链路一旦发生了中断,那么所有VLAN间的通信也都会因此而中断。通常,我们把交换机上的端口称为二层端口,或简称为二层口;同时,我们把路由器或计算机上的接口称为三层接口,或简称为三层口。
三层交换机的原理性定义是:三层交换机是二层交换机与路由器的一种集成形式,它除了可以拥有一些二层口外,还可以拥有一些“混合端口”(简称为“混合口”)。混合口既具有二层口的行为特征,同时又具有三层口的行为特征。
三层交换机内既存在MAC地址表,用以进行二层转发,又存在IP路由表,用以进行三层转发。
VLANIF接口配置示例
1.配置思路
(1) 在交换机上S1创建VLAN(注意,在S2和S3上无需创建VLAN)。
(2)配置交换机S1的端口。
(3)在交换机Sl上创建VLANIF接口并配置IP地址,实现不同VLAN之间的三层互通。
2.配置步骤
system-view
vlan batch 10 20 //批量创建vlan
interface gigabitethernet 0/0/1
port link-type access
port default vlan 10
quit
interface gigabitethernet 0/0/2
port link-type access
port default vlan 20
quit
display vlan vlanid verbose //查看vlanif配置
display port vlan //查看S1上所有VLAN所包含的端口信息
在S1路由器
interface vlanif 10
ip address 192.168.100.1 24
quit
interface vlanif 20
ip address 192.168.200.1 24
quit
display ip interface brief vlanif vlan-id //查看vlanif接口看信息