Vlan概述

Vlan

Vlan是什么？

VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名为"虚拟局域网"。控制广播，逻辑隔离广播域。

为什么需要Vlan？

  1. 由于广播域的存在，当广播域过大时，会增加网络终端的负担，降低网络安全性。
  2. 传统隔离广播域需要通过路由器隔离，通过路由器隔离有不灵活与成本高的弊病。
  3. 采用Vlan来控制广播域，可以解决上述问题。

VLAN如何实现？

Vlan是在交换机上实现的，通过逻辑隔离划分广播域。
一个VLAN=一个广播域=一个网段，VLAN是ISO二层技术。

动态Vlan与静态Vlan

  1. 静态Vlan手工配置，基于端口配置
  2. 动态Vlan手工配置，基于MAC地址划分Vlan，若交换机采用802.1X端口认证来可以基于账号来配置Vlan。

交换机配置静态Vlan命令

每个交换机都要创建各自的Vlan，这点需要注意。

//创建VLAN
conf t
vlan ID,ID,ID-ID
[name 自定义名称]
exit

//查看VLAN表：
show vlan b

//将端口加入到VLAN：
int f0/x
switchport access vlan ID
exit

trunk协议

为什么需要trunk协议

由于交换机所有端口默认在Vlan1，不同交换机会有相同Vlan请求通信，但是信息只能在相同Vlan的端口通信，只有通过配更多的公共Vlan端口，这是一种资源浪费。
产生trunk协议解决不同交换机间相同Vlan端口的通信问题。

trunk/中继链路/公共链路

作用：允许所有VLAN数据通过trunk链路
方法：通过在数据帧上加标签，来区分不同的vlan的数据

非trunk口不会加上Vlan标签

trunk标签

1）ISL标签：cisco私有的，标签大小30字节26+4。
2）802.1q标签：公有协议，所有厂家都支持，标签大小4字节。属于内部标签。

交换机端口链路类型

1）接入端口：也称为access端口，一般用于连接pc，只能属于某1个vlan,也只能传输1个vlan的数据
2）中继端口：也称为trunk端口,一般用于连接其他交换机，属于公共端口，允许所有vlan的数据通过！

配置trunk命令

int f0/x
[switchport trunk encapsulation dot1q/isl]//isl已淘汰
switchport mode trunk
exit

单臂路由

单臂路由的作用

在网络中引入Vlan。

  1. 在网络中使用Vlan来控制广播域
  2. 不同Vlan之间无法通信
  3. 1个Vlan=1个网段
  4. 不同Vlan之间通过路由器来控制实现

单臂路由具体实现

  1. 单臂路由在一个端口下产生子接口，每存在一个Vlan产生一个子接口，对子接口配置Vlan相应网段IP、Vlan
  2. 配置路由器与交换机之间的交换机接口使用trunk协议
  3. 在配置单臂路由时，内网中多个交换机之间只能由一个交换机连接路由器

单臂路由缺点

  1. 网络瓶颈
  2. 容易发生单点物理故障（所有的子接口依赖于总物理接口）
  3. VLAN间通信的每一个帧都进行单独路由

单臂路由配置命令

cont f
int F0/0.1
encapsulation dot1q 10      //设置Vlan
ip add 10.1.1.254 255.255.255      //设置Vlan网段IP
no shut
exit

int F0/0
no shut

三层交换技术

三层交换机概述

三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，工作在OSI网络标准模型的第三层：网络层。

三层交换机的意义

  1. 三层交换机 = 三层路由+二层交换机
  2. 三层路由引擎是可以关闭或开启的
conf t
ip routing         //开启三层路由功能
no ip routing      //关闭三层路由功能

三层交换机的优点

  1. 解决了网络瓶颈问题
    三层交换机等同于将路由器与交换机集成在一起，在三层交换机中每个Vlan都会配置单独的虚拟接口，通过背板走线，突破单臂路由的物理限制。
  2. 解决了单点故障（虚拟接口不再依赖任何的物理接口）
    由于每个Vlan都有自己的接口，突破物理限制。
  3. 一次路由，永久交换
    在三层交换机路由数据包时，转发的MAC的源MAC固定，永远是三层交换机自己的MAC地址。当三层交换机进行路由功能时，若目标端口固定，则转发包的MAC地址IP地址始终唯一。简而言之，通过三层交换机来路由数据包时，只要目标地址固定，则转发包头数据固定，提高转发效率。
    在单臂路由器对数据包转发时：解析数据帧->查找arp缓存表->封装数据帧。
    在三层交换机对数据包转发时：
    当第一次对某目标端口转发时->解析数据帧->查找arp缓存表->封装数据帧，与此同时在交换机的快速转发表（目标端口Vlan与IP地址）与邻接关系表（目标端口MAC）一一对应存储数据。
    非第一次对某目标端口转发时->查找快速转发表->查找对应的邻接关系表->使用邻接关系表替换数据包帧头MAC值-封装数据帧。

三层交换机其他配置命令

//三层交换机上起虚接口（配置VLAN的网关）
int vlan 10
ip  add  10.1.1.254  255.255.255.0
no shut
exit

//二层端口升级为三层端口
int f0/x      //配置路由端口信息
no switchport
ip add ...
no shut

路由器的DHCP中继

Vlan与DHCP

对大型网络而言需要配置Vlan来控制广播域，但是网络中又需要使用DHCP统一自动分配IP地址，因此需要解决Vlan隔绝DHCP广播消息。

单臂路由与DHCP

Vlan之间的通信需要通过单臂路，因此可以通过配置单臂路由实现。
注：路由器有DHCP功能，但是服务的网络不能过大。

//在三层路由器上部署DHCP服务器：
conf t
ip dhcp excluded-address 10.1.1.1 10.1.1.99 //排除网段
ip dhcp pool v10
network 10.1.1.0 255.255.255.0
default-router 10.1.1.254
dns-server 40.1.1.1

//删除配置：
no ip dhcp excluded-address 10.1.1.1 10.1.1.99
no ip dhcp pool v10

路由器的DHCP中继

在网络中部署DHCP服务器，但是DHCP的广播消息需要路由器通过单播形式来进行转发。

//路由器配置DHCP中继：
int f0/0.1 //该接口需要被帮助
ip  helper-address   DHCP服务器的IP
exit

VTP

VTP概述（VLAN Trunking Protocol）

VTP是思科私有协议，是一种通过添加、删除、修改VLAN等管理操作，来维护网络内VLAN配置一致性的2层协议。交换机只能通过802.1Q或ISL Trunk传输VTP消息。思科交换机会通过管理VLAN（默认为VLAN 1），使用2层组播数据帧每5分钟传输一次VTP汇总通告。VTP数据包会发送给目的的MAC地址01-00-0C-CC-CC-CC，其逻辑链路控制（LLC）编码为子网访问协议（SNAP）（AAAA），类型值为0x2003（位于SNAP头部）。

VTP域

VTP域是由一台或多台共享相同VTP配置的互联的交换机组成，每台交换机只能处在一个VTP域中。默认情况下，思科Catalyst交换机处于“no=management-domain”状态（null状态），直到通过Trunk链路收到带有域名的VTP通告，或手动配置了VTP域名。配置应在VTP服务器上执行，随后会通过Trunk链路宣告给网络中的所有互联交换机。当VTP域名和VTP密码匹配之后，配置信息将会同步。

VTP模式

模式功能 创建、修改、删除 发送公告 转发公告 同步VLAN配置 配置保存
Server √ √ √ √ Flash、vlan.dat
Client × √ √ √ Flash、vlan.dat
Transparent √ × √ × Config

VTP同步规则

看域名，没有域名的向有域名的学习；
如果域名相同，则比较VTP修订版本号，大的覆盖小的；
透明模式不参与同步，仅仅帮助转发消息；

VTP信息通告类型

  1. 汇总通告（Summary Advertisement）

告知邻居交换机当前的VTP域名和配置修订号；
周期性发送：每5分钟被Server或者Client发送，通知当前修订号；
触发发送：如果VTP配置发生变化，VTP汇总通告被立即发送；
当交换机接收到汇总通告数据包时，会将数据包中的域名与本地配置的VTP域名相比较。如果名称不同，就会忽略这个数据包。如果域名相同，交换机会继续比较配置修订号，如果自身的配置修订号高于或等于接收数据包的修订号，数据包也会被忽略。如果本地的配置修订号比收到的低，交换机则会发送一个请求通告信息。

  1. 子集通告（Subset Advertisement）

subset公告是一种更加细化的携带VLAN信息的报文，一个或几个该报文会跟在汇总通告后面；
例如删除VLAN，挂起激活VLAN，改变VLAN的名字等；
当管理员在交换机上添加、删除或修改VLAN时，配置修订号会相应地增加，并且会发送一个汇总通告信息。随后，还会发送一条或多条子集通告信息。每条子集通告包含一个VLAN信息列表。如果VLAN的数量很多，就会以多条子集通告的形式通告所有VLAN。

  1. 请求通告（Advertisement Request）

如下情况通告申请：交换机重置，VTP名字改变等；

当VTP Server收到一个查询通告时，VTP Server会发送一个VTP汇总通告和VTP子集通告；
VTP域名发生变化时；
交换机收到一个汇总通告，汇总通告修订号高于本交换机的配置修订号；
某些原因，子集通告丢失；
交换机重启；
在收到了一个请求通告之后，VTP设备会发送一条汇总通告信息，随后在发送一条或多条子集通告信息。

注意事项：

（1）VTP消息只能在Trunk链路上传递；

（2）不同设备不同的IOS版本默认的VTP版本号不同；

（3）如果VTP没有域名，那么VTP无法向外传递信息（没有域名我哪知道传给谁？）。

通常情况下，在一台设备上配置域名即可，其它设备由于没有域名，在VTP消息同步过程中会自动向它学习域名。

（4）VTP的同步不看模式，看域名、看配置修订号（每修改一次，修订号+1）；

（5）Client存在的意义，防止无意的误操作（因为不能修改VLAN信息）；

（6）同步，不是合并，事实上是一个覆盖的过程；

（7）VTP Client只能控制1005以下的VLAN，其它的大于1005的不受控制，也就是说在Client上创建一个VLAN 2000，不会弹出提示，并且能够敲上去；

（8）如果想把修订号重置，可以改变VTP的域名为最初的名字（vtp domain null，其中null不区分大小写），修改域名和配置成transparent也会使得修订号清0；

（9）vtp domain null敲过之后，该交换机不会再同步其它交换机传来的信息，即使它是Client；

（10）VTP域名和密码是区分大小写的；

（11）Server和Client配置后，使用show run查看不到配置，只有Transparent可以查看到；

（12）敲完vtp mode client后，无法敲vtp version命令，只能通过同步修改；

//配置命令

SW(config)#vtp domain CCNA/NULL    //配置域名，当配置为NULL（不区分大小写），修订号为空
 
SW(config)#vtp password cisco     //配置VTP密码，区分大小写，多敲空格无影响
 
SW(config)#vtp mode server/client/transparent/off    //手动配置模式，默认是server
 
SW(config)#vtp version 1/2/3  //配置VTP版本
 
SW#show vtp status    //查看VTP状态
 
SW#show vtp counters    //查看VTP计数
 
SW#show vtp password    //查看VTP的密码，使用service encrypted-password，还是显示明文
 
SW#debug sw-vlan vtp events

网络中交换机与路由器配置思路

  1. 交换机部分
    1. 配置trunk
    2. VTP
    3. 创建Vlan
    4. 分配端口到Vlan
    5. 起三层虚接口
  2. 路由器部分
    1. 配置IP，并开启
    2. 配置路由表，注意一个直连的互联网段尽量不要两端都配置默认路由，容易产生环路
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