玄子Share-VLAN与三层交换机
网络概述
在传统的交换网络中，随着网络规模的不断扩大，所有的主机和设备越来越多，网络中广播包的数量急剧增加。这样会增加交换机的工作负担，网络传输的效率也会明显下降，因此通过分割广播域的方法来实现网络管理。
广播域：指网络中所有能接收到同样广播消息的设备的集合。
分割广播域
物理分割
- 将网络从物理上（路由器）划分为若干个小网络，然后不同的网络通过网络设备实现通信；
逻辑分割
- 将网络从逻辑上划分为若干个小的虚拟网络（VLAN)，一个VLAN就是一个交换网络，其中所有用户都在同一个广播域，各VLAN之间通过网络设备连接通信；
VLAN概述
VLAN（Virtual Local Area Network），中文名为虚拟局域网。是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及组等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。
- VLAN工作在数据链路层，配置在交换机上。
- VLAN的作用是用来逻辑分割广播域。
VLAN优势
- 控制广播
- 增强网络安全性
- 简化网络管理
VLAN的种类
- 静态VLAN：基于端口划分静态VLAN
- 动态VLAN：基于MAC地址划分动态VLAN
静态VLAN的配置
| VLAN ID范围 | 范围 | 用途 |
|---|---|---|
| 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，但不能删除它 |
| 2-1001 | 正常 | 用于以太网的VLAN用户可以创建、使用和删除这些VLAN |
| 1002-1005 | 正常 | 用于FDDI和令牌环的Cisco默认VLAN用户不能删除这些VLAN |
| 1006-1024 | 保留 | 仅限系统使用用户不能查看和使用这些VLAN |
| 1025-4094 | 扩展 | 仅用于以太网VLAN |
配置静态VLAN的步骤
- 创建VLAN
- 将交换机的端口加入到相应的VLAN中
- 验证VLAN的配置
创建VLAN
创建VLAN有两种方法
- VLAN数据库配置模式
Switch# vlan database
Switch(vlan)# vlan vlan-id [name vlan-name]
Switch(vlan)# exit
添加VLAN并命名，如不指定名称系统会使用默认名称
- 全局配置模式
Switch(config)# vlan vlan-id
Switch(config-vlan)# name vlan-name
Switch(config-vlan)# exit
删除VLAN
使用no vlan vlan-id命令删除VLAN
- VLAN数据库中删除VLAN
Switch# vlan database
Switch(vlan)# no vlan 20
Deleting VLAN 20...
Switch(vlan)# exit
APPLY completed.
Exiting....
- 全局模式下删除VLAN
Switch# configure terminal
Switch(config)# no vlan 20
Switch(config)# exit
将端口加入VLAN
- 单个添加
Switch(config)# interface interface-id
Switch(config-if)# switchport mode access # 定义二层端口模式
Switch(config-if)# switchport access vlan vlan-id
- 将端口从某个VLAN中删除
Switch(config-if)# no switchport access vlan vlan-id
- 同时将多个端口加入VLAN
Switch(config)# interface range f0/1-10
Switch(config-if-range)# switchport access vlan vlan-id
- 还原接口为默认配置状态（模拟器不支持）
Switch(config)# default interface interface-f0/5
验证VLAN的配置
查看所有VLAN的摘要信息
Switch# show vlan brief
查看指定VLAN信息
Switch# show vlan id vlan-id
小结
- VLAN是逻辑隔离的虚拟局域网
- VLAN能够隔离广播，提高安全性，简化管理
- VLAN分为动态VLAN和静态VLAN静态VLAN
- 有两种配置方式：VLAN数据库和全局配置
Trunk介绍
Trunk介绍：Trunk是一种封装技术，它是一条点到点的链路，链路的两端可以都是交换机，也可以是交换机和路由器。通过一个端口传输多个vlan的数据。
Trunk作用：通过一条物理链路，相同VLAN可以跨交换机之间通讯。
交换网络的链路类型
接入链路：又称为“access链路”，通常属于一个VLAN；用于PC和交换机之间通信；
中继链路：又称为“trunk链路”，可以用于多个VLAN；用于交换机和交换机之间通信；也用于交换机和路由器之间通信；
Trunk的作用
如何实现交换机之间的VLAN通信？为每一个VLAN提供一条链路
只使用一条链路，且通过标识来区分不同VLAN的数据
VLAN跨交换机通信原理
交换机给往其他交换机的数据帧打上VLAN标识
- 当主机A发送数据帧到主机B时，此时，主机A发送的数据帧是普通的数据帧。
- 交换机SW1接收到数据帧，交换机SW1会根据接口对应的VLAN号打上VLAN标识，经过中继链路（Trunk）传输带有VLAN的数据，发送给交换机SW2。
- 交换机SW2接收到VLAN标识的数据帧时，会删除VLAN标识并还原成普通的数据帧，根据MAC地址表，转发给主机B。
注意：终端设备是不接收带标签的数据。
VLAN的标识
在以太网上实现中继，有两种封装协议类型
- ISL（Cisco私有标准）
- IEEE 802.1q（dot.1q，所有厂商均支持）
ISL帧格式
IEEE 802.1q帧格式
Trunk的配置
配置步骤与命令
- 进入接口配置模式
Switch(config)# interface interface-id
- 选择封装协议类型（二层交换机上不需要配置）
Switch(config-if)# switchport trunk encapsulation { isl | dot1q}
- 将接口配置为Trunk
Switch(config-if)# switchport mode {dynamic | trunk | access}
其他配置
默认允许全部VLAN的数据通过）
- 禁止Trunk传送某个VLAN的数据，删除这个VLAN
Switch(config-if)# switchport trunk allowed vlan remove vlan-id
- 允许Trunk传送某个VLAN的数据，添加这个VLAN
Switch(config-if)# switchport trunk allowed vlan add vlan-id
- 查看接口模式、状态
Switch# show interface interface-id switchport
- 查看端口模式、状态
Switch# show interface f0/24 switchport
Administrative Mode: trunk # 接口模式配置为Trunk
Operational Mode: trunk # 接口工作模式为Trunk
Administrative Trunking Encapsulation: dot1q # Trunk协议类型为802.1q
Trunking VLANs Enabled: ALL # Trunk可以承载所有的VLAN
- Trunk链路上移除VLAN 20
Switch(config)# interface f0/24
Switch(config-if)# switchport trunk allowed vlan remove 20
小结
- Trunk是通过一条物理链路，实现相同VLAN跨交换机互通
- Trunk有两种封装模式：ISL和IEEE 802.1q
- Trunk配置简化了网络结构，管理更灵活
三层交换技术
- 使用三层交换技术实现不同VLAN间通信
- 三层交换=二层交换+三层转发
基于CEF的MLS（多层交换）
CEF是一种基于拓扑转发的模型
- 转发信息库（FIB）
- 邻接关系表
虚接口概述
在三层交换机上配置的VLAN接口为虚接口
Switch(config)# interface vlan vlan-id
虚接口功能：vlan接口是二层（交换）通向三层（路由）的接口。在vlan接口上配ip地址，这个地址可作为vlan内各主机的网关地址，这样不同vlan之间的数据报文通过vlan接口（虚接口）在三层路由上互相转发，实现了不同vlan之间互通。
三层交换机的配置
- 在三层交换机启用路由功能
Switch(config)# ip routing
- 配置虚接口的IP
Switch(config)# interface vlan vlan-id
Switch(config-if)# ip address ip_address netmask
Switch(config-if)# no shutdown
- 配置路由接口
SW1(config)# interface f0/23
SW1(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q（三层交换机指定封装类型）
SW1(config-if)# switchport mode trunk
- 三层交换机实现VLAN互通
SW-3L(config)#vlan 20 # 添加VLAN
SW-3L(config-vlan)#exit
SW-3L(config)#vlan 30
SW-3L(config-vlan)#exit
SW-3L(config)#interface fastEthernet 0/24
SW-3L(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q # 配置Trunk
SW-3L(config-if)#switchport mode trunk
SW-3L(config)#ip routing # 启动路由功能
SW-3L(config)#interface vlan 10 # 配置VLAN的IP地址
SW-3L(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
SW-3L(config-if)#no shut
SW-3L(config)#interface vlan 20
SW-3L(config-if)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
SW-3L(config-if)#no shut
SW-3L(config)#interface vlan 30
SW-3L(config-if)#ip address 192.168.30.1 255.255.255.0
SW-3L(config-if)#no shut
- 在三层交换机上查看路由表
SW-3L#show ip route
C 192.168.10.0/24 is directly connected, Vlan10
C 192.168.20.0/24 is directly connected, Vlan20
C 192.168.30.0/24 is directly connected, Vlan30
本章总结
- VLAN是交换机的逻辑划分：安全、隔离广播、简化管理
- Trunk简化网络结构，实现同VLAN跨交换互通
- 三层交换机的特点：一次路由，多次交换
- 三层交换机实现不同VLAN间互通
- 三层交换机多用于核心层：路由功能+高速转发
玄子Share-VLAN与三层交换机 2024-03-04
