路由器的橋接功能在VLAN劃分中的應(yīng)用

2019-11-05 00:29:23

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供稿：網(wǎng)友

　　某單位在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，最初使用了一臺3Com SuperStack Ⅱ Switch 1100作為主交換機(jī)和一臺Cisco 2509廣域網(wǎng)路由器。在第二次網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，根據(jù)有限的預(yù)算添置了2臺Cisco Catalyst 1924交換機(jī)和一臺Cisco 3640路由器用于與各地分支機(jī)構(gòu)的廣域網(wǎng)互連。該單位希望可以充分利用這些的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按部門劃分虛擬局域網(wǎng)（VLAN），以便更好地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全治理。
　　
　　一、專有協(xié)議的兼容
　　
　　但是在預(yù)備實(shí)施VLAN的計(jì)劃時(shí)碰到了一些問題。我們知道，虛擬局域網(wǎng)VLAN是可以從邏輯上劃分的獨(dú)立物理網(wǎng)絡(luò)，一般可以認(rèn)為等價(jià)于一個(gè)第二層廣播域。在交換機(jī)中數(shù)據(jù)幀不能在2個(gè)VLAN之間轉(zhuǎn)發(fā)，要實(shí)現(xiàn)VLAN之間的通信，需要將交換機(jī)連接到第三層設(shè)備（如路由器或第三層交換機(jī)）進(jìn)行路由。一般來說，一個(gè)物理端口只屬于一個(gè)VLAN，這樣VLAN的數(shù)量必須與路由器以太網(wǎng)物理端口數(shù)量以及交換機(jī)用于級聯(lián)的端口數(shù)量保持一致，這樣將導(dǎo)致大量的端口浪費(fèi)，并且極大地限制了VLAN的擴(kuò)展和劃分靈活性。為了解決這一問題，實(shí)現(xiàn)一個(gè)物理端口上傳輸多個(gè)VLAN數(shù)據(jù)流，可以使用“標(biāo)簽”（Tagging）技術(shù)，即在此端口上對每個(gè)數(shù)據(jù)幀貼上標(biāo)簽（Tag）用于標(biāo)記該幀所屬的VLAN，系統(tǒng)利用其VLAN標(biāo)識號即VLAN ID來確定數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)，這就需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持Tagging封裝協(xié)議。
　　
　　在本實(shí)例中所碰到的技術(shù)難題是，Catalyst 1924交換機(jī)與SuperStack 1100交換機(jī)分別支持不同的VLAN tagging封裝協(xié)議：Catalyst 1924可以封裝Cisco專有的ISL協(xié)議，而SuperStack 1100則只能封裝IEEE 802.1Q，這2種協(xié)議是互不兼容的。這樣2種交換機(jī)不能夠通過一個(gè)級聯(lián)端口同時(shí)傳輸多個(gè)VLAN數(shù)據(jù)流，勢必仍將造成端口浪費(fèi)并限制VLAN劃分的靈活性。
　　
　　所幸的是，該單位還有一臺Cisco 3640路由器，而且該路由器包含2個(gè)以太網(wǎng)端口，同時(shí)此Cisco 3640的IOS版本支持以上2種VLAN tagging封裝協(xié)議，這時(shí)候就可以利用路由器的透明橋接功能了。在介紹解決方案之前，先對Cisco路由器的透明橋接特性作簡要的說明。
　　
　　二、Cisco路由器的透明橋接
　　
　　在Cisco路由器中，其IOS軟件支持基于以太網(wǎng)、FDDI光纖網(wǎng)和串行鏈路的透明橋接。
　　
　　Cisco路由器提供集成的路由與橋接（Integrated Routing and Bridging，IRB）功能。當(dāng)配置了IRB后，不可路由的協(xié)議數(shù)據(jù)流可以在配置為相同網(wǎng)橋組的端口上實(shí)現(xiàn)橋接交換，同時(shí)可以路由的協(xié)議數(shù)據(jù)流則在其他的路由端口或不同的網(wǎng)橋組之間實(shí)現(xiàn)路由。
　　
　　這里提到了一個(gè)概念，即網(wǎng)橋組（Bridge-Group）。要實(shí)現(xiàn)不同的端口之間的橋接交換，必須將這些端口歸到同一個(gè)網(wǎng)橋組當(dāng)中。從概念上說，配置為同一個(gè)網(wǎng)橋組中的所有端口屬于同一個(gè)第二層的廣播域，不管這個(gè)端口類型是廣域網(wǎng)端口還是以太網(wǎng)端口，也不管這個(gè)端口是物理端口還是邏輯端口（如X.25的子口或以太網(wǎng)的VLAN子口）。Cisco路由器為每一個(gè)已配置的網(wǎng)橋組自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)虛擬接口，稱之為Beidge-Group Virtual Interface（BVI），在不同的BVI之間或BVI與其它的端口之間可以實(shí)現(xiàn)路由的能力。下面說明BVI的主要概念和IRB的配置任務(wù)。
　　
　　其中端口E0、E1、E2是橋接端口，歸到了同一個(gè)網(wǎng)橋組Bridge-Group 1中，路由器為此自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)邏輯虛擬接口BVI 1，端口E3則是路由端口。就工作原理來說，此圖配置的路由器等價(jià)于這樣的網(wǎng)絡(luò)連接，即一個(gè)由E0、E1、E2及一個(gè)上聯(lián)口組成的4口交換機(jī)和一個(gè)由BVI 1、E3組成的2口路由器通過BVI 1接口進(jìn)行連接，顯然E0、E1和E2這3個(gè)口是在同一廣播域中。
　　
　　三、解決方案
　　

　　有了IRB的相關(guān)概念，就可以解決前面提到的問題了。在實(shí)際的解決方案中，首先，給Catalyst 1924和SuperStack 1100交換機(jī)劃分VLAN，并在它們的上聯(lián)端口上分別啟用ISL和IEEE 802.1Q標(biāo)簽協(xié)議，然后將它們分別連接到Cisco 3640路由器的2個(gè)以太網(wǎng)端口上，這里使用Catalyst 1924的Bx口和SuperStack 1100的26號口作為上聯(lián)口。完成物理線纜的連接后，主要的工作就是配置Cisco 3640路由器。作為例子，這里考慮有2個(gè)VLAN的情況，分別是VLAN 1和VLAN 2，假設(shè)分別對應(yīng)銷售部門和財(cái)務(wù)部門，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如附圖所示。
　　
　　在路由器中，要使以太網(wǎng)端口同時(shí)傳輸不同的VLAN數(shù)據(jù)流，應(yīng)該將Tagging協(xié)議封裝到子口中。例如在Cisco 3640與Catalyst 1924相連的端口上，對應(yīng)VLAN 1應(yīng)使用如下的配置命令：
　　
　　interface fastethernet 0/0.1
　　
　　encapsulation isl 1
　　
　　同樣地，與SuperStack 1100相連的端口上也要做子口配置，只是要將封裝協(xié)議改為IEEE 802.1Q，命令如下：
　　
　　interface fastethernet 0/1.1
　　
　　encapsulation dot1q 1
　　
　　有了VLAN子口，只要將相同VLAN的子口歸到同一個(gè)網(wǎng)橋組里，就可以實(shí)現(xiàn)Catalyst 1924和SuperStack 1100的VLAN互通了。在這里，假如將fastethernet 0/0.1和fastethernet 0/1.1都?xì)w到bridge-group 1中，那么Catalyst 1924的VLAN 1和SuperStack 1100的VLAN 1就從邏輯上合并為一個(gè)VLAN。
　　
　　最后，為網(wǎng)橋組BVI接口配置上ip地址，并輔以一定的ACL列表設(shè)置，就可以實(shí)現(xiàn)VLAN 1和VLAN 2之間的安全路由了。
　　
　　在配置網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器和工作站時(shí)，VLAN 1財(cái)務(wù)部門的計(jì)算機(jī)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)應(yīng)設(shè)為路由器配置中接口BVI 1的地址，即192.168.1.254。同樣，VLAN 2銷售部門的計(jì)算機(jī)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)應(yīng)設(shè)為接口BVI 2的地址，即192.168.2.254。
　　
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