自学笔记——VLAN

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

自学笔记——VLAN_第1张图片

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:

自学笔记——VLAN_第2张图片


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MAC地址后面的两个字节的值是不是0x8100,

        是的——Tagged;    不是的——传统的Untagged

        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

自学笔记——VLAN_第3张图片


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。   

自学笔记——VLAN_第4张图片

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”。

自学笔记——VLAN_第5张图片


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。

自学笔记——VLAN_第6张图片


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。

自学笔记——VLAN_第7张图片

VLANIF接口配置示例

自学笔记——VLAN_第8张图片

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

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