VLAN的概念及优势

文章目录

  • VLAN的概念及优势
    • 分割广播域
  • 广播域
  • vlan
    • VLAN的优势
  • VLAN的种类
    • 静态VLAN
    • 动态VLAN
  • 静态VLAN的配置
    • 静态VLAN范围
    • 配置静态VLAN的步骤
  • TRUNK介绍与配置
  • 三层交换机转发原理
    • 三层交换技术
    • mls
    • 基于CEF的MLS
        • CEF是一种基于拓补转发的模型
  • 三层交换机的配置层

VLAN的概念及优势

分割广播域

image.png

  • 物理分割
  • 逻辑分割

广播域

在传统的交换式以太网中，所有的用户都在同一个广播域中，当网络规模较大时，广播 包的数量会急剧增加，当广播包的数量占到总量的 30%时，网络的传输效率将会明显下降。 特别是当某网络设备出现故障后，就会不停地向网络发送广播，从而导致广播风暴，使网络通信陷于瘫痪，那么如何解决这个问题

vlan

  • VLAN(Virtual Local Area Network)，中文称为虚拟局域网。是一组逻辑上隔离的设备和用户。这些设备和用户不受物理位置限制，可根据部门或组等进行灵活划分，保障信息安全， 同时隔绝广播信息，提升网络效能，防止广播风暴的产生
  • vlan范围（0-4095共4096个）1-4094可用的

VLAN的优势

  • 控制广播

每个 VLAN 都是一个独立的广播域，这样就减少了广播对网络带宽的占用，提高了网络传输效率，并且一个 VLAN 出现了广播风暴不会影响其他的 VLAN

  • 增强网络安全性

由于只能在同一 VLAN 内的端口之间交换数据，不同 VLAN 的端口之间不能直接访问， 因此 VLAN 可以限制个别主机访问服务器等资源。所以，通过划分 VLAN 可以提高网络的安全性

  • 简化网络管理

一个 VLAN 可以根据部内职能、对象组或应用将不同地理位置的用户划分为一个逻辑网段，在不改动网络物理连接的情况下可以任意地将工作站在工作组 或子网之间移动。利用 VLAN 技术，大大减轻了网络管理和维护工作的负担，降低了网络维护的费用

VLAN的种类

静态VLAN

基于端口划分静态VLAN
（通过将接口加入vlan来分配对应的vlan，接入到这个接口的都属于这个vlan）

动态VLAN

基于MAC地址划分动态VLAN
（基于mac地址的vlan，把mac地址跟vlan对应，只要是这个mac地址的设备就属于这个vlan，而不管我是接在哪个接口上）

静态VLAN的配置

静态VLAN范围

VLAN ID范围 范围 用途
0,4095 保留 仅限于系统使用用户不能查看和使用这些VLAN

1 正常 默认VLAN用户能够使用该VLAN，但是不能删除它

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 经用于以太网VLAN

配置静态VLAN的步骤

  1. 创建VLAN
  2. 将交换机的端口加入到相应的VLAN中
  3. 验证VLAN的配置

静态VLAN有两种配置方式：VLAN数据库和全局配置

image.png

TRUNK介绍与配置

TRUNK的作用

  • 为多个VLAN提供一条链路
  • 只使用一条链路，通过标识区分不同VLAN的数据
  • 交换机给往其他交换机的数据帧打上VLAN 标识
  • 简化了网络结构，管理更灵活

VLAN标识 IEEE802.1q
image.png
如何实现跨交换机之间的vlan通信
场景：比如说把公司分为好几个部门，每个部门划分在一个vlan当中，但是现在的问题是部门较多，于是在不同的交换机上划分了vlan，相同的vlan跨越了交换机之后如何通信，中间互联的接口还如何配置vlan？

vlan跨交换机通信过程
VLAN的作用是分割广播域，处于不同VLAN的端口在二层无法通信。两台交换机处于同一VLAN间的端口要想通信，需要用线连接起来。VLAN最多可以设定4000多个，两台交换机之间当然不可能连4000多根线。因此用一根骨干链路Trunk来连接两台交换机，作用就是让两台交换机上处于相同VLAN的端口能互相通信。Trunk上用特殊的封装方式来支持转发不同的VLAN的帧。

配置
image.png
image.png

三层交换机转发原理

三层交换技术

/

  • 使用三层交换技术实现VLAN间通信
  • 三层交换=二层交换+三层转发

mls

  • 三层转发过程中要重新封装第二层

        三层交换机上，第三层引擎处理数据流的第一个包

  • 交换ASIC从3层引擎中获悉2层重写在硬件中创建一个MLS条目

  • 负责重写和转发数据流中的后续数据包

一次路由多次交换

image.png

基于CEF的MLS

CEF是一种基于拓补转发的模型

fib(转发信息库)：路由表
fib类似路由表，维护着一个ip路由表中包含的转发信息的镜像，当网络中路由或者拓补结构发生变化，ip路由表就被更新，而这些变化也反映在fib表中，fib表基于ip路由表中信息，维护着下一网段的地址信息，是一个路由表的镜像，路由表更新时，fib随之变化，其中fib包含邻接主机的ip地址和vlanidde对应关系
领接关系表
邻接关系表包含邻接主机和交换机和mac地址的对应关系用来提供二层重写信息
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虚接口
三层交换机VLAN间通信的转发过程
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三层交换机的配置层

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