642-811学习中文笔记(编辑修改稿)

642-811学习中文笔记(编辑修改稿)内容摘要：

法。 基于用户的 VLAN，则是根据交换机各端口所连的计算机上当前登录的用户，来决定该端口属于哪个 VLAN。 这里的用户识别信息，一般是计算机操作系统登录的用户，比如可以是Windows 域中使用的用户名。 这些用户名信息，属于 OSI 第四层以上的信息。 总的来说，决定端口所属 VLAN 时利用的信息在 OSI 中的层面越高，就越适于构建灵活多变的网络。 访问链接的总结 综上所述，设定访问链接的手法有静态 VLAN 和动态 VLAN 两种，其中动态 VLAN 又可以继续细分成几个小类。 其中基于子网的 VLAN 和基于用户的 VLAN 有可能是网络设 备厂商使用独有的协议实现的，不同厂商的设备之间互联有可能出现兼容性问题；因此在选择交换机时，一定要注意事先确认。 下表总结了静态 VLAN 和动态 VLAN 的相关信息。 VLAN 的汇聚链接 需要设置跨越多台交换机的 VLAN 时„„ 到此为止，我们学习的都是使用单台交换机设置 VLAN 时的情况。 那么，如果需要设置跨越多台交换机的 VLAN 时又如何呢。 在规划企业级网络时，很有可能会遇到隶属于同一部门的用户分散在同一座建筑物中的不同楼层的情况，这时可能就需要考虑到如何跨越多台交换机设置 VLAN 的问题了。 假设有如下图所示的网络，且需要将不同楼层的 A、 C 和 B、 D 设置为同一个 VLAN。 这时最关键的就是“交换机 1 和交换机 2 该如何连接才好呢。 ” 最简单的方法，自然是在交换机 1 和交换机 2 上各设一个红、蓝 VLAN 专用的接口并互联了。 但是，这个办法从扩展性和管理效率来看都不好。 例如，在现有网络基础上再新建 VLAN时，为了让这个 VLAN 能够互通，就需要在交换机间连接新的网线。 建筑物楼层间的纵向布线是比较麻烦的，一般不能由基层管理人员随意进行。 并且， VLAN 越多，楼层间（严格地说是交换机间）互联所需的 端口也越来越多，交换机端口的利用效率低是对资源的一种浪费、也限制了网络的扩展。 为了避免这种低效率的连接方式，人们想办法让交换机间互联的网线集中到一根上，这时使用的就是汇聚链接（ Trunk Link）。 何谓汇聚链接。 汇聚链接（ Trunk Link）指的是能够转发多个不同 VLAN 的通信的端口。 汇聚链路上流通的数据帧，都被附加了用于识别分属于哪个 VLAN 的特殊信息。 现在再让我们回过头来考虑一下刚才那个网络如果采用汇聚链路又会如何呢。 用户只需要简单地将交换机间互联的端口设定为汇聚链接就可以 了。 这时使用的网线还是普通的 UTP线，而不是什么其他的特殊布线。 图例中是交换机间互联，因此需要用交叉线来连接。 接下来，让我们具体看看汇聚链接是如何实现跨越交换机间的 VLAN 的。 A发送的数据帧从交换机 1 经过汇聚链路到达交换机 2 时，在数据帧上附加了表示属于红色VLAN 的标记。 交换机 2收到数据帧后，经过检查 VLAN 标识发现这个数据帧是属于红色 VLAN 的，因此去除标记后根据需要将复原的数据帧只转发给其他属于红色 VLAN 的端口。 这时的转送，是指经过确认目标 MAC 地址并与 MAC 地址列表比对后只转发给目标 MAC 地址所连的端口。 只有当数据帧是一个广播帧、多播帧或是目标不明的帧时，它才会被转发到所有属于红色 VLAN 的端口。 蓝色 VLAN 发送数据帧时的情形也与此相同。 通过汇聚链路时附加的 VLAN 识别信息，有可能支持标准的“ IEEE ”协议，也可能是 Cisco 产品独有的“ ISL（ Inter Switch Link）”。 如果交换机支持这些规格，那么用户就能够高效率地构筑横跨多台交换机的 VLAN。 另外，汇聚链路上流通着多个 VLAN 的数据，自然负载较重。 因此，在设定汇聚链接时，有一个前提就是必须支 持 100Mbps 以上的传输速度。 另外，默认条件下，汇聚链接会转发交换机上存在的所有 VLAN 的数据。 换一个角度看，可以认为汇聚链接（端口）同时属于交换机上所有的 VLAN。 由于实际应用中很可能并不需要转发所有 VLAN 的数据，因此为了减轻交换机的负载、也为了减少对带宽的浪费，我们可以通过用户设定限制能够经由汇聚链路互联的 VLAN。 关于 和 ISL 的具体内容，将在下一讲中提到。 与 ISL 汇聚方式 在交换机的汇聚链接上，可以通过对数据帧附加 VLAN信息，构建跨 越多台交换机的 VLAN。 附加 VLAN 信息的方法，最具有代表性的有： l l ISL 现在就让我们看看这两种协议分别如何对数据帧附加 VLAN 信息。 ，俗称“ Dot One Q”，是经过 IEEE认证的对数据帧附加 VLAN 识别信息的协议。 在此，请大家先回忆一下以太网数据帧的标准格式。 所附加的 VLAN 识别信息，位于数据帧中“发送源 MAC 地址”与“类别域（ Type Field）”之间。 具体内容为 2 字节的 TPID 和 2 字节的 TCI，共计 4 字节。 在数据帧中添加了 4 字节的内容，那么 CRC 值自然也会有所变化。 这时数据帧上的 CRC 是插入 TPID、 TCI 后，对包括它们在内的整个数据帧重新计算后所得的值。 而当数据帧离开汇聚链路时， TPID 和 TCI会被去除，这时还会进行一次 CRC的重新计算。 TPID 的值，固定为 0x8100。 交换机通过 TPID，来确定数据帧内附加了基于 的VLAN 信息。 而实质上的 VLAN ID，是 TCI 中的 12 位元。 由于总共有 12 位， 因此最多可供识别 4096 个 VLAN。 基于 VLAN 信息，就像在传递物品时附加的标签。 因此，它也被称作“标签型 VLAN（ Tagging VLAN）”。 ISL（ Inter Switch Link） ISL，是 Cisco 产品支持的一种与 类似的、用于在汇聚链路上附加 VLAN 信息的协议。 使用 ISL后，每个数据帧头部都会被附加 26字节的“ ISL 包头（ ISL Header）”，并且在帧尾带上通过对包括 ISL 包头在内的整个数据帧进行计算后得到的 4 字节 CRC 值。 换而言之，就是总共增加了 30 字节的信息。 在使用 ISL 的环境下，当数据帧离开汇聚链路时，只要简单地去除 ISL 包头和新 CRC 就可以了。 由于原先的数据帧及其 CRC 都被完整保留，因此无需重新计算 CRC。 ISL 有如用 ISL 包头和新 CRC 将原数据帧整个包裹起来，因此也被称为“封装型 VLAN（ Encapsulated VLAN）”。 需要注意的是，不论是 的“ Tagging VLAN”，还是 ISL的“ Encapsulated VLAN”，都不是很严密的称谓。 不同的书籍与参考资料中，上述词 语有可能被混合使用，因此需要大家在学习时格外注意。 并且由于 ISL 是 Cisco 独有的协议，因此只能用于 Cisco 网络设备之间的互联。 VLAN 间路由 1 VLAN 间路由的必要性 根据目前为止学习的知识，我们已经知道两台计算机即使连接在同一台交换机上，只要所属的 VLAN 不同就无法直接通信。 接下来我们将要学习的就是如何在不同的 VLAN 间进行路由，使分属不同 VLAN 的主机能够互相通信。 首先，先来复习一下为什么不同 VLAN 间不通过路由就无法通信。 在 LAN 内的通信，必须在数据帧头中指定通信目标的 MAC 地址。 而为了获取 MAC 地址， TCP/IP 协议下使用的是ARP。 ARP 解析 MAC 地址的方法，则是通过广播。 也就是说，如果广播报文无法到达，那么就无从解析 MAC 地址，亦即无法直接通信。 计算机分属不同的 VLAN，也就意味着分属不同的广播域，自然收不到彼此的广播报文。 因此，属于不同 VLAN 的计算机之间无法直接互相通信。 为了能够在 VLAN 间通信，需要利用 OSI 参照模型中更高一层 —— 网络层的信息（ IP 地址）来进行路由。 关于路由的具体内容，以后有机会再详细解说吧。 路由功能，一般主要由路由器提供。 但在今天的局域网里，我们 也经常利用带有路由功能的交换机 —— 三层交换机（ Layer 3 Switch）来实现。 接下来就让我们分别看看使用路由器和三层交换机进行 VLAN 间路由时的情况。 使用路由器进行 VLAN 间路由 在使用路由器进行 VLAN 间路由时，与构建横跨多台交换机的 VLAN 时的情况类似，我们还是会遇到“该如何连接路由器与交换机”这个问题。 路由器和交换机的接线方式，大致有以下两种： l 将路由器与交换机上的每个 VLAN 分别连接 l 不论 VLAN 有多少个，路由器与交换机都只用一条网 线连接 最容易想到的，当然还是“把路由器和交换机以 VLAN 为单位分别用网线连接”了。 将交换机上用于和路由器互联的每个端口设为访问链接，然后分别用网线与路由器上的独立端口互联。 如下图所示，交换机上有 2 个 VLAN，那么就需要在交换机上预留 2 个端口用于与路由器互联；路由器上同样需要有 2 个端口；两者之间用 2 条网线分别连接。 如果采用这个办法，大家应该不难想象它的扩展性很成问题。 每增加一个新的 VLAN，都需要消耗路由器的端口和交换机上的访问链接，而且还需要重新布设一条网线。 而路由器，通常不会带有太多 LAN 接口的。 新建 VLAN 时，为了对应增加的 VLAN 所需的端口，就必须将路由器升级成带有多个 LAN 接口的高端产品，这部分成本、还有重新布线所带来的开销，都使得这种接线法成为一种不受欢迎的办法。 那么，第二种办法“不论 VLAN 数目多少，都只用一条网线连接路由器与交换机”呢。 当使用一条网线连接路由器与交换机、进行 VLAN 间路由时，需要用到汇聚链接。 具体实现过程为：首先将用于连接路由器的交换机端口设为汇聚链接，而路由器上的端口也必须支持汇聚链路。 双方用于汇聚链路的协议自然也必须相同。 接着在路由器上定义对应各个 VLAN 的“子接口（ Sub Interface）”。 尽管实际与交换机连接的物理端口只有一个，但在理论上我们可以把它分割为多个虚拟端口。 VLAN 将交换机从逻辑上分割成了多台，因而用于 VLAN 间路由的路由器，也必须拥有分别对应各个 VLAN 的虚拟接口。 采用这种方法的话，即使之后在交换机上新建 VLAN，仍只需要一条网线连接交换机和路由器。 用户只需要在路由器上新设一个对应新 VLAN 的子接口就可以了。 与前面的方法相比，扩展性要强得多，也不用担心需要升级 LAN 接口数不足的路由器或是重新布线。 VLAN 间路 由 2 同一 VLAN 内的通信 接下来，我们继续学习使用汇聚链路连接交换机与路由器时， VLAN 间路由是如何进行的。 如下图所示，为各台计算机以及路由器的子接口设定 IP 地址。 红色 VLAN（ VLAN ID=1）的网络地址为 ，蓝色 VLAN（ VLAN ID=2）的网络地址为。 各计算机的 MAC 地址分别为 A/B/C/D，路由器汇聚链接端口的MAC 地址为 R。 交换机通过对各端口所连计算机 MAC 地址的学习，生成如下的 MAC 地址列表。 首先考虑计算机 A与同 一 VLAN 内的计算机 B 之间通信时的情形。 计算机 A发出 ARP 请求信息，请求解析 B 的 MAC 地址。 交换机收到数据帧后，检索 MAC地址列表中与收信端口同属一个 VLAN 的表项。 结果发现，计算机 B 连接在端口 2 上，于是交换机将数据帧转发给端口 2，最终计算机 B 收到该帧。 收发信双方同属一个 VLAN 之内的通信，一切处理均在交换机内完成。 不同 VLAN 间通信时数据的流程 接下来是这一讲的核心内容，不同 VLAN 间的通信。 让我们来考虑一下计算机 A与计算机C 之间通信时的情况。 计算机 A从通信目标的 IP 地址（ ）得出 C与本机不属于同一个网段。 因此会向设定的默认网关（ Default Gateway， GW）转发数据帧。 在发送数据帧之前，需要先用 ARP获取路由器的 MAC 地址。 得到路由器的 MAC 地址 R 后，接下来就是按图中所示的步骤发送往 C 去的数据帧。 ①的数据帧中，目标 MAC 地址是路由器的地址 R、但内含的目标 IP 地址仍是最终要通信的对象 C 的地址。 这一部分的内容，涉及到局域网内经过路由器转发时的通信步骤，有机会再详细解说吧。 交换机在端口 1 上收到①的数据帧后，检索 MAC 地址列表中与端口 1 同属一。