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VLAN間路由的配置實現

2019-11-05 00:27:54
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供稿:網友

  一、引言
  
  大部分網絡設計者和治理員都知道,第二層平面網絡的擴展性不佳,各站點發送數據包前要廣播查詢目的地的MAC地址。由于大量應用層軟件需要廣播傳送某些數據包,而這些數據廣播包只需發向某一組用戶,假如此時沒有VLAN(Virtual Local Area Network),這些數據包會占用大量網絡資源,使正常數據包無法獲得帶寬,從而嚴重影響網絡效率及性能。VLAN依靠用戶的邏輯設定將原來物理上互聯的一個局域網絡劃分為多個虛擬網段,即在兩層交換機的邏輯上劃分若干LAN(廣播域),將廣播信息、組播信息等限制在特定的一組端口上,從而為限制全網范圍的廣播和多點廣播提供有效手段。
  
  在網絡設計中,應選擇切實可行的技術進行VLAN的靈活劃分。劃分可依據設備所連的端口、用戶節點的MAC地址等,劃分的結果是使同一個VLAN內的數據可自由通信。不同VLAN間的數據交流需要通過第三層交換完成。即通過跨越交換機劃分VLAN,從而高性能地實現VLAN之間的路由,提高帶寬利用率和網絡性能,增強網絡應用的靈活性和安全性。
  
  
  二、VLAN在網絡中的典型劃分
  
  VLAN在網絡中的典型劃分如圖1所示。
  
  VLAN通常與IP網絡是相關聯的,例如特定IP子網中的所有工作端屬于同一個VLAN,不同VLAN之間必須通過路由器或具有路由器功能的模塊才能通信。VLAN可以是動態的,也可以是靜態的。所謂動態VLAN就是基于工作站的MAC地址,即根據工作站上網卡的48位硬件地址劃分的VLAN。動態VLAN主要是通過每臺交換機所連接工作站的MAC地址,它將一組MAC地址劃分在同一邏輯組中,其中的成員不會因地理位置的改變而改變(這種方法僅用于局域網)。靜態VLAN是一種具有固定地理位置的劃分方法,它基于交換機端口的劃分,可以通過對交換機的適當設置,將同一個交換機或不同交換機上的一組端口劃分在同一個VLAN中。
  
  VTP(VLAN Trunk Protocol)協議主要用于多臺局域網交換機互聯情況下有效治理VLAN的配置。
  
  VTP Domain 也叫VLAN的治理域,它由具有相同治理域名稱的交換機組成,每個交換機只能位于一個VTP域中,這樣便可以通過命令行(CLI)方式或簡單的網絡治理協議 (SNMP)來完成整個Domain中VLAN的設置(在缺省狀態下,交換機處于非治理域中)。
  
  由于一個端口只能同時屬于一個VLAN,那么當兩臺交換機聯機后,屬于不同VLAN的數據包如何通過級聯端口到達另一臺交換機,數據包到達另一臺交換機后又如何交換呢?我們可以使用交換機中的Trunk功能。兩臺交換機之間的Trunk關系以及Trunk中所使用的ISL和802.1Q協議是可以通過雙方協商建立的,總共有5種工作方式:On、Off、Desirable、Auto(Trunk端口缺省模式)和Nonegotiate(交換機與路由器之間的Trunk)。
  
  
  三、VLAN的配置實現
  
  交換機可以分為基于Set命令的和基于IOS的兩類。交換機的平臺不同,具體設置命令也有所不同,但各種配置的基本原理及設置思路都是一樣的。就VLAN的設置來講,其基本步驟包括:配置VTP 域、建立新的VLAN、將端口分配到目標的VLAN之中。下面以Catalyst 1924-EN VLAN的配置為例加以說明。
  
  1.基于菜單模式進行的VLAN配置
  
  (1)Access the VLAN Configuration Menu
  Select V Virtual LAN Menu
  Select N Domain name
  V VTP mode control Server
  F VTP pruning mode Enabled
  O VTP traps Enabled
  VTP的模式共有3種,交換機可以工作在任何一種模式下。
  ①服務器(Server)模式
  當交換機處于Server 模式時,用戶可以對整個域中VLAN的配置參數進行修改,修改后的參數會通過主干廣播至其他交換機。工作在該模式下的交換機通過其Trunk端口向其他交換機廣播VLAN的配置信息,同時交換機會從自己的Trunk端口接受相鄰交換機的VLAN配置廣播。所有VLAN的配置信息均會保存在該交換機的Nvram中。
  ②客戶(Client)模式
  Client模式與Server模式很相似,不同的是網絡治理員不能在VTP的Client上進行VLAN的創造、修改、刪除等*作。
  ③透明(Transparent)模式
  當交換機被設置為Transparent模式時,則此交換機不能參與VTP域中的信息交換。
  
  (2)Defining a VLAN
  Select V Virtual LAN Menu
  Select A Add VLAN
  Enter 1 Etherent (Define the type of VLAN to be added)
  Select N VLAN Number (Define the VLAN number)
  Select V VLAN Name
  Select I 802.1Q SAID (Set the IEEE 802.1Q SAID value)
  Select M MTU Size (1500)
  Select T VLAN State (Enabled)
  Select S Save
  802.1Q和 ISL這兩個協議的工作原理基本相似,它們都是通過在以太網幀中添加若干數據位用來標識該數據幀屬于哪一個VLAN,因此在Trunk端口上運行ISL/802.1Q(交換機中稱為Dotlq)協議便可以傳遞多個VLAN的數據(缺省封裝協議為ISL)。
  
  (3)To Group the Switch Ports to VLANs
  Select V Virtual LAN
  Select E VLAN Membership
  Select V VLAN Assignment
  Select the appropriate VLAN for each port
  
  (4)VLAN Trunking
  T Trunking on
  A Add Allowed VLANs or D Delete Allowed VLANs
  一般來說,高速端口(如100M/1000M/EtherChannel端口)均可以作為Trunk端口使用。而屬于Trunk的端口只能用于連接局域網交換機,不能用于連接其他網絡設備。
  
  2.基于命令行模式進行VLAN配置
  
  (1)通過Console進入配置菜單,鍵入“K”進入CLI,并進入配置狀態。
  User Interface Menu
  M Menus
  K Command Line
  I IP Configuration
  Enter Selection:K
  CLI session with the switch is open.
  To end the CLI session, enter Exit.
  >enable
  # config t
  Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z
  (config)# hostname 1900EN
  1900EN(config)#
  
  (2)配置VTP有關參數,在全局配置模式下使用以下命令。
  vtp server | transparent | client domain domain-name trap enable | disable password password pruningenable | disable
  例如,假如將交換機配置為VTP Server,則VTP的治理域為qdnfh。
  1900EN(config)# vtp server
  1900EN(config)# vtp domain qdnfh
  在特權EXEC模式下,可以使用“Show VTP”察看VTP狀態。
  
  (3)建立VLAN及配置有關參數,在全局配置模式下使用以下命令。
  vlan vlan name vlan-name sde said-value state operational | suspended mtu mtu-size ethernet | fddi | tokenring ring-number ring-no parent-vlan parent-vlan | fddi-net | tr-net bridge-number bridge-number stp-type ibm | ieee tlb-1 vlan1 tlb-2 vlan2
  假如是建立3個VLAN,則步驟依次為:
  ①1900EN(config)# vlan 2 name engineering
  ②1900EN(config)# vlan 3 name marketing
  ③1900EN(config)# vlan 4 name accounting
  在特權EXEC模式下,可以使用“Show VLAN”察看VLAN狀態。
  
  (4)使用如下接口命令將端口分配給特定VLAN。
  vlan-membership static vlan
  假如將端口2分配給VLAN2、端口4分配給VLAN3、端口5分配給VLAN4,則步驟如下:
  1900EN(config-if)# int e0/2
  1900EN(config-if)# vlan-membership static 2
  1900EN(config-if)# int e0/4
  1900EN(config-if)# vlan-membership static 3
  1900EN(config-if)# int e0/5
  1900EN(config-if)# vlan-membership static 4
  (5)配置Trunk端口。
  在1900系列上,只有FastEthernet上支持Dynamic Inter-Switch Link(DISL)。在FastEthernet端口狀態下,可使用如下接口命令將其配置為Trunk端口。
  trunk on | off | desirable | auto | nonegotiate
  
  假如將“Fast Ethernet port A”設置為Trunk模式,則步驟為:
  1900EN (config)# interface fastethernet 0/26
  1900EN (config-if)# trunk on
  
  
  
  四、VLAN 之間路由的配置實現
  
  由于VLAN相當于子網(Subnet)的概念,所以不同VLAN之間的通信需要用到第三層的路由器。這在交換機上可以采用路由交換模塊(RSM)和外部路由器兩種方式實現。
  
  1.采用路由交換模塊實現VLAN間路由
  以Catalyst 5000交換機為例,通過兩個具體的例子說明使用RSM實現VLAN之間的路由設置。如圖2所示,有3臺Catalyst 5000交換機A、B、C,交換機A第五槽配有RSM。
  各交換機之間通過引擎上的快速以太網上聯端口相連。每臺交換機的第三槽上有一個10M/100M的快速以太模塊,分別有3臺主機連接在3/1、3/2、3/3端口上,有4項配置任務需要完成:①建立一個VTP域,并將交換機A作為該域的Server,將交換機B、C作為Client;②在交換機之間建立ISL Trunk; ③建立VLAN,并在各交換機上將端口加入相應的VLAN;④在RSM為每個VLAN建立相應的VLAN Interface,實現各VLAN之間通過RSM進行通信。具體配置如下:
  (1)Switch A Configuration
  Switch A> (enable) set trunk 1/1 desirable
  Switch A> (enable) set vtp domain Corporate
  Switch A> (enable) set vtp mode server
  Switch A> (enable) set vlan 2 name Engineering
  Switch A> (enable) set vlan 3 name Marketing
  Switch A> (enable) set vlan 4 name Accounting
  Switch A> (enable) set vlan 2 3/1
  Switch A> (enable) set vlan 3 3/2
  Switch A> (enable) set vlan 4 3/3
  Switch A> (enable)
  
  (2)Switch B Configuration
  Switch B> (enable) set trunk 1/2 desirable
  Switch B> (enable) set vtp domain Corporate
  Switch B> (enable) set vtp mode client
  Switch B> (enable) set vlan 2 3/1
  Switch B> (enable) set vlan 3 3/2
  Switch B> (enable) set vlan 4 3/3
  Switch B> (enable)
  
  (3)Switch C Configuration
  Switch C> (enable) set vtp domain Corporate
  Switch C> (enable) set vtp mode client
  Switc h C> (enable) set vlan 2 3/1
  Switch C> (enable) set vlan 3 3/2
  Switc h C> (enable) set vlan 4 3/3
  Switch C> (enable)
  
  (4)RSM Configuration
  Switch A> (enable) session 5
  Router>enable
  Router#configure terminal
  Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
  Router(config)#interface vlan 2
  Router(config-if)#ip address 172.20.52.33 255.255.255.224
  Router(config-if)#no shutdown
  Router(config-if)#interface vlan 3
  Router(config-if)#ip address 172.20.52.65 255.255.255.224
  Router(config-if)#no shutdown
  Router(config-if)#interface vlan 4
  Router(config-if)#ip address 172.20.52.97 255.255.255.224
  Router(config-if)#no shutdown
  Router(config-if)#exit
  Router(config)#^Z
  Router#copy running-config startup-config
  Building configuration...
  OK
  
  2.采用外部路由器實現VLAN間路由
  一個10M/100M快速以太模塊位于交換機的第二槽,3臺主機分別連在端口2/1、2/2、2/3上;Cisco 7505的一個快速以太口連接在交換機引擎的1/1上聯端口上實現各VLAN之間的通信(網絡結構如圖3所示)。
  具體配置如下:
  
  (1)Switch Configuration
  Switch> (enable) set vtp domain Corporate
  Switch> (enable) set vtp mode server
  Switch> (enable) set vlan 10
  Switch> (enable) set vlan 20
  Switch> (enable) set vlan 30
  Switch> (enable) set vlan 10 2/1
  Switc h> (enable) set vlan 20 2/2
  Switch> (enable) set vlan 30 2/3
  Switch> (enable) set trunk 1/1 on
  Cat5000> (enable)
  
  (2)Cisco7505 Configuration
  Cisco7505#configure terminal
  Cisco7505(config)#interface fastethernet2/0.10
  Cisco7505(config-subif)#encapsulation isl 10
  Cisco7505(config-subif)#ip address 10.10.1.1 255.255.0.0
  Cisco7505(config-subif)#interface fastethernet2/0.20
  Cisco7505(config-subif)#encapsulation isl 20
  Cisco7505(config-subif)#ip address 10.20.1.1 255.255.0.0
  Cisco7505(config-subif)#interface fastethernet2/0.30
  Cisco7505(config-subif)#encapsulation isl 30
  Cisco7505(config-subif)#ip address 10.30.1.1 255.255.0.0
  Cisco7505(config-subif)#^Z
  Cisco7505#copy running-config startup-config
  Building configuration...
  OK
  Cisco7505#
  
  
  綜上所述,當在兩個VLAN之間進行RSM路由配置時,將在RSM中創建多個虛擬接口。這些接口與治理域中配置的每個VLAN均保持了映射關系。每個VLAN的虛擬接口都配置一個IP地址(該IP地址應與VLAN屬于同一子網),就像為與VLAN直接相連的主機配置IP地址一樣。當VLAN中的其他設備希望與非本地的目標設備通信時,將會使用這一地址作為缺省網關。在RSM上進行這些配置工作所用的語句,在很大程度上類似于在一個獨立路由器上的配置語句。而通過外部路由器實現VLAN間路由的典型方式是將路由器與交換機相連的線路設為Trunk,并將路由器上與交換機相連的端口劃分為多個子端口,使每個子端口對應一個VLAN。


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