1.2 VLAN原理和配置

2016年4月21日 1 条评论 1.35k 次阅读 0 人点赞

分成了三页,不是很难,但是内容挺多,主要在于区分3种端口类型对标签的处理

VLAN(Virtual Local Area Network)虚拟局域网

    是将一个物理的局域网在逻辑上划分成多个广播域的技术。通过在交换机上配置VLAN,可以实现在用一个VLAN内的用户可以进行二层互访,而不同VLAN用户被二层隔离。这样既能够隔离广播域又能提升网络的安全性。
早期的局域网LAN技术是基于总线型结构的,它存在以下主要问题:
    1、若某时刻有多个节点同时试图发送消息,SI5么它们将产生冲突。
    2、从任意节点发出的消息都会被发送到其他节点,形成广播。
    3、所有主机共享一条传输通道,无法控制网络中的信息安全。
这种网络构成了一个冲突域,网络中计算机数量越多,冲突越严重,网 络效率越低。同时,该网络也是一个广播域,当网络中发送信息的计算机数量越多时,广播流量将会耗费大量带宽。
    因此,传统局域网不仅面临冲突域太大和广播域太大两大难题,而且无法保障传输信息的安全。
    为了扩展传统LAN,以接入更多计算机,同时避免冲突的恶化,出现了网桥和二层交换机,它们能有效隔离冲突域。网桥和交换机采用交换方 式将来自入端口的信息转发到出端口上,克服了共享网络中的冲突问题 。但是,采用交换机进行组网时,广播域和信息安全问题依旧存在。为限制广播域的范围,减少广播流量,需要在没有二层互访需求的主机 之间进行隔离。路由器是基于三层IP地址信息来选择路由和转发数据的 ,其连接两个网段时可以有效抑制广播报文的转发,但成本较高。因此 ,人们设想在物理局域网上构建多个逻辑局域网,即VLAN。
Vlan
    VLAN技术可以将一个物理局域网在逻辑上划分成多个广播域,也就是多个VLAN。VLAN技术部署在数据链路层,用于隔离二层流量。同一个VLAN内的主机共享同一个广播域,它们之间可以直接进行二层通信。而VLAN间的主机属于不同的广播域,不能直接实现二层互通。这样,广播报文就被限制在各个相应的VLAN内,同时也提高了网络安全性。
    本例中,原本属于同一广播域的主机被划分到了两个VLAN中,即,VLAN 1和VLAN2。VLAN内部的主机可以直接在二层互相通信,VLAN 1和VLAN2之间的主机无法直接实现二层通信。

Vlan帧格式

Vlan帧格式
    VLAN标签长4个字节,直接添加在以太网帧头中,IEEE802.1Q文档对VLAN标签作出了说明。 
TPID:Tag Protocol Identifier,2字节,固定取值,0x8100,是IEEE定义的新类型,表明这是一个携带802.1Q标签的帧。如果不支持802.1Q的设备收到这样的帧,会将其丢弃。 
TCI:Tag Control Information,2字节。帧的控制信息,详细说明如下: 
    1.Priority:3比特,表示帧的优先级,取值范围为0~7,值越大优先级越高。当交换机阻塞时,优先发送优先级高的数据帧。 
    2.CFI:Canonical Format Indicator,1比特。CFI表示MAC地址是否是经典格式。CFI为0说明是经典格式,CFI为1表示为非经典格式。用于区分以太网帧、FDDI(Fiber Distributed Digital Interface)帧和令牌环网帧。在以太网中,CFI的值为0。 
    3.VLAN Identifier:VLAN ID,12比特,在X7系列交换机中,可配置的VLAN ID取值范围为0~4095,但是0和4095在协议中规定为保留的VLAN ID,不能给用户使用。 
在现有的交换网络环境中,以太网的帧有两种格式: 
    没有加上VLAN标记的标准以太网帧(untagged frame);有VLAN标记的以太网帧(tagged frame)。 

链路类型

链路类型
VLAN链路分为两种类型:Access链路和Trunk链路。 
    接入链路(Access Link):连接用户主机和交换机的链路称为接入链路。如本例所示,图中主机和交换机之间的链路都是接入链路。 
    干道链路(Trunk Link):连接交换机和交换机的链路称为干道链路。
如本例所示,图中交换机之间的链路都是干道链路。干道链路上通过的帧一般为带Tag的VLAN帧。

PVID

PVID
    PVID即Port VLAN ID,代表端口的缺省VLAN。交换机从对端设备收到的帧有可能是Untagged的数据帧,但所有以太网帧在交换机中都是以Tagged的形式来被处理和转发的,因此交换机必须给端口收到的Untagged数据帧添加上Tag。为了实现此目的,必须为交换机配置端口的缺省VLAN。当该端口收到Untagged数据帧时,交换机将给它加上该缺省VLAN的VLAN Tag。 

端口类型——Access

端口类型——Access
Access端口是交换机上用来连接用户主机的端口,它只能连接接入链路,并且只能允许唯一的VLAN ID通过本端口。 
Access端口收发数据帧的规则如下: 
    1. 如果该端口收到对端设备发送的帧是untagged(不带VLAN标签),交换机将强制加上该端口的PVID。如果该端口收到对端设备发送的帧是tagged(带VLAN标签),交换机会检查该标签内的VLAN ID。当VLAN ID与该端口的PVID相同时,接收该报文。当VLAN ID与该端口的PVID不同时,丢弃该报文。 
    2. Access端口发送数据帧时,总是先剥离帧的Tag,然后再发送。Access端口发往对端设备的以太网帧永远是不带标签的帧。
在本示例中,交换机的G0/0/1,G0/0/2,G0/0/3端口分别连接三台主机,都配置为Access端口。主机A把数据帧(未加标签)发送到交换机的G0/0/1端口,再由交换机发往其他目的地。收到数据帧之后,交换机根据端口的PVID给数据帧打上VLAN标签10,然后决定从G0/0/3端口转发数据帧。G0/0/3端口的PVID也是10,不VLAN标签中的VLAN ID相同,交换机移除标签,把数据帧发送到主机C。连接主机B的端口的PVID是2,不VLAN10不属于同一个VLAN,因此此端口不会接收到VLAN10的数据帧。 

端口类型——Trunk

端口类型——Trunk
Trunk端口是交换机上用来和其他交换机连接的端口,它只能连接干道链路。Trunk端口允许多个VLAN的帧(带Tag标记)通过。 
Trunk端口收发数据帧的规则如下: 
    1. 当接收到对端设备发送的不带Tag的数据帧时,会添加该端口的PVID,如果PVID在允许通过的VLAN ID列表中,则接收该报文,否则丢弃该报文。
当接收到对端设备发送的带Tag的数据帧时,检查VLAN ID是否在允许通过的VLAN ID列表中。如果VLAN ID在接口允许通过的VLAN ID列表中,则接收该报文。否则丢弃该报文。 
    2. 端口发送数据帧时,当VLAN ID不端口的PVID相同,且是该端口允许通过的VLAN ID时,去掉Tag,发送该报文。当VLAN ID不端口的PVID不同,且是该端口允许通过的VLAN ID时,保持原有Tag,发送该报文。 
在本示例中,SWA和SWB连接主机的端口为Access端口,PVID如图所示。SWA和SWB互连的端口为Trunk端口,PVID都为1,此Trunk链路允许所有VLAN的流量通过。当SWA转发VLAN1的数据帧时会剥离VLAN标签,然后发送到Trunk链路上。而在转发VLAN20的数据帧时,不剥离VLAN标签直接转发到Trunk链路上。 

端口类型——Hybrid

端口类型——Hybrid
    Access端口发往其他设备的报文,都是Untagged数据帧,而Trunk端口仅在一种特定情况下才能发出untagged数据帧,其它情况发出的都是Tagged数据帧。 
    Hybrid端口是交换机上既可以连接用户主机,又可以连接其他交换机的端口。Hybrid端口既可以连接接入链路又可以连接干道链路。Hybrid端口允许多个VLAN的帧通过,并可以在出端口方向将某些VLAN帧的Tag剥掉。华为设备默认的端口类型是Hybrid。 
在本示例中,要求主机A和主机B都能访问服务器,但是它们之间不能互相访问。此时交换机连接主机和服务器的端口,以及交换机互连的端口都配置为Hybrid类型。交换机连接主机A的端口的PVID是2,连接主机B的端口的PVID是3,连接服务器的端口的PVID是100。 

Hybrid端口收发数据帧的规则如下: 
    1. 当接收到对端设备发送的不带Tag的数据帧时,会添加该端口的PVID,如果PVID在允许通过的VLAN ID列表中,则接收该报文,否则丢弃该报文。当接收到对端设备发送的带Tag的数据帧时,检查VLAN ID是否在允许通过的VLAN ID列表中。如果VLAN ID在接口允
许通过的VLAN ID列表中,则接收该报文,否则丢弃该报文。 
    2. Hybrid端口发送数据帧时,将检查该接口是否允许该VLAN数据帧通过。如果允许通过,则可以通过命令配置发送时是否携带Tag。 配置port hybrid tagged vlan vlan-id命令后,接口发送该vlan-id的数据帧时,不剥离帧中的VLAN Tag,直接发送。该命令一般配置在连接交换机的端口上。 
    配置port hybrid untagged vlan vlan-id命令后,接口在发送vlan-id的数据帧时,会将帧中的VLAN Tag剥离掉再发送出去。该命令一般配置在连接主机的端口上。 
本例介绍了主机A和主机B发送数据给服务器的情况。在SWA和SWB互连的端口上配置了port hybrid tagged vlan 2 3 100命令后,SWA和SWB之间的链路上传输的都是带Tag标签的数据帧。在SWB连接服务器的端口上配置了port hybrid untagged vlan 2 3,主机A和主机B发送的数据会被剥离VLAN标签后转发到服务器。 [v_blue]点击查看Hybrid端口特性实验——vlan标签控制不同hybrid端口互访[/v_blue]

Vlan划分方法

VLAN的划分包括如下5种方法: 
    1. 基于端口划分:根据交换机的端口编号来划分VLAN。通过为交换机的每个端口配置丌同的PVID,来将丌同端口划分到VLAN中。初始情况下,X7系列交换机的端口处于VLAN1中。此方法配置简单,但是当主机移动位置时,需要重新配置VLAN。 
    2. 基于MAC地址划分:根据主机网卡的MAC地址划分VLAN。此划分方法需要网络管理员提前配置网络中的主机MAC地址和VLAN ID的映射关系。如果交换机收到丌带标签的数据帧,会查找之前配置的MAC地址和VLAN映射表,根据数据帧中携带的MAC地址来添加相
应的VLAN标签。在使用此方法配置VLAN时,即使主机移劢位置也丌需要重新配置VLAN。 
    3. 基于IP子网划分:交换机在收到丌带标签的数据帧时,根据报文携带的IP地址给数据帧添加VLAN标签。 
    4. 基于协议划分:根据数据帧的协议类型(或协议族类型)、封装格式来分配VLAN ID。网络管理员需要首先配置协议类型和VLAN ID之间的映射关系。 
    5. 基于策略划分:使用几个条件的组合来分配VLAN标签。这些条件包括IP子网、端口和IP地址等。只有当所有条件都匹配时,交换机才为数据帧添加VLAN标签。另外,针对每一条策略都是需要手工配置的。 

Sevenfal

这个人太懒什么东西都没留下

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