网络综合实训之vlan

CSDN

1：交换机简介

1）冲突域、广播域与mac地址介绍

冲突域：冲突域是指连接在同一共享介质上的所有节点的集合，冲突域内所有节点竞争同一带宽，一个节点发出的报文（无论是单播、组播、广播），其余节点都可以收到，部署多个交换机的原因：划分冲突域，一个交换机的接口为一个冲突域。

广播域：广播报文所能到达的整个访问范围称为二层广播域，简称广播域，同一广播域内的主机都能收到广播报文。

MAC (Media Access Control)地址在网络中唯一标识一个网卡，每个网卡都需要并拥有唯一的一个MAC地址。

以太网数据帧格式：

Ethernet II 格式 ：

DMAC  6B
SMAC  6B
Type   2B
用户数据  46-1500B
FCS     4B            //最小有64byte

IEEE 802.3格式

DMAC   6BYTE
SMAC   6B
Length  2B
LIC     3B
SNAP   5B
用户数据   39-1492B
FCS    4B

半双工：仅支持发送或者接受

全双工：可同时发送和接受

2：单播、组播与广播

单播：一对一：MAC 地址是指第一个字节的最低位是 0 的 MAC 地址。即mac地址转换成2进制后第八位为0

组播：一对多，或者多对多，但不是全部：MAC 地址是指第一个字节的最低位是 1 的 MAC 地址，即mac地址转换成2进制后第八位为1

广播：一对所有 FF-FF-FF-FF-FF-FF， MAC 地址是指每个比特都是 1 的 MAC 地址

3：交换机的工作原理简介

1）：学习
构建MAC地址表的过程
根据该接接受数据中包含的源MAC与如既然接口确定
2）：泛洪
除接受端口之外，其余端口均转发
2.1 接收到广播帧数据
2.2 接收到组播数据帧
2.3 接收到未知单播数据帧
3）：转发
根据数据帧的目的MAC地址，参考MAC地址表的接口进行转发
arp static 10.1.1.3 aabb-cc00-0003 //手动修改arp缓存
4）数据帧源目MAC地址，对应交换机的MAC地址地址条目的相同接口，则丢弃

2：vlan的原理与配置

为了划分广播域，节约成本，因此在交换机中开发了vlan（虚拟局域网）

特点：不受地域限制，同一vlan内的设备才能直接进行二层通信。

默认情况下，交换机的所有接口都属于vlan1下。即属于同一个广播域.

1）vlan的划分方式

• vlan划分方式
  • 基于接口划分，例如 G0/0/1,G0/0/2
  • 基于MAC地址划分，根据设备的MAC地址来划分
  • 基于IP地址划分，根据ip地址网段等来划分
  • 基于协议划分，例如ipv4，ipv6等
  • 基于策略划分，ip地址+MAC地址等类型划分

2）vlan标签

要使交换机能够分辨不同VLAN的报文，需要在报文中添加标识VLAN信息的字段。

IEEE 802.1Q协议规定，在以太网数据帧中加入4个字节的VLAN标签，又称VLAN Tag，简称Tag。

vlan范围：2^12:0-4095(0,4095为保留)

208.1Q数据帧格式
TPID(标签协议标识符）:标识数据帧的类型，值为0x8100时表（802.1Q帧
PRI（优先级）﹔标识帧的优先级，主要用于QoS.。
CFI（标准格式指示符）:在以太网环境中，该字段的值为0。
VLAN ID (VLAN标识符）:标识该帧所属的VLAN。

vlan 10   #创建vlan 10
vlan batch 10 20  #创建vlan10和vlan20
vlan batch 10 to 20 #创建vlan 10 到vlan 20

3）vlan 端口类型介绍

a.access类型

• 接收到数据帧

  • 查看是否有标签，有就与接口pvid对比，一样就通过，不一样就丢弃
  • 如果接收的数据帧不带标签，则添加上接口的pvid

• 发送数据帧

  • 数据帧的vlan id与接口的pvid相同时，则剥离掉标签，再进行转发，不同的话则禁止从该口转发。

  • 从access出来的数据帧不带标记

b.trunk类型

• 接收数据帧

  • 进入带标签，查看是否在vlan允许列表，存在则接收，不存在则丢弃

  • 接收到不带标签的数据帧，打上接口的pvid，且在允许列表内则接收，否则丢弃

• 发送数据帧

  • 发送出去的时候会检查所带的标记与trunk接口的pvid是否一致，不一致则保留原标签。一致则去掉标签再发送
  • 如果不在vlan的允许列表中则直接丢弃

c.hybrid类型

• 接收数据帧

  • 进入带标签，查看是否在vlan允许列表，存在则接收，不存在则丢弃

  • 接收到不带标签的数据帧，打上接口的pvid，且在允许列表内则接收，否则丢弃

• 发送数据帧

  • 所携带的数据帧是否在vlan的放行列表内，不在直接丢弃
  • 在untagged列表中，则剥离标签发送
  • 在tagged列表中，则保留标签发送

4）vlan配置

a.access简单配置

[Huawei]sysname S1  #修改交换机名称
[S1]vlan 10  #创建vlan
[S1]int g0/0/1[S1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access   #更改端口类型为access
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan 10  #添加pvid 10
[S1-GigabitEthernet0/0/1]quit   #退出
[S1]display  port vlan active  //查看交换机端口类型vlan

LSW2同理

交换机之间的接口配置
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type access
 port default vlan 10
 
 LSW2同理

两个交换机之间的数据帧不携带tag标签

整个过程的描述：

• PC1发送不携带tag的数据帧，到达交换机的G0/0/1口，这个接口配置为access接口，vlan 10，access接收到不带tag的数据帧，打上接口的tag vlan 10 进入交换机内部
• LSW1在发送数据帧的时候，发现其携带有vlan 10的tag，且G0/0/2接口的tag为vlan 10，access接口收到与接口tag一样的数据帧，剥离tag发送
• 不携带tag的数据帧到达LSW2的G0/0/2接口，access收到不带tag的数据帧，打上接口的tag即vlan 20，进入交换机内部
• LSW2在发送数据帧的时候，发现出接口即G0/0/1的接口tag为vlan 20，access接口收到携带tag与自身一样的数据帧，剥离tag发送，数据帧到达PC2
• 数据帧返回的原理同PC1发送到PC2的数据帧原理相同

总结：acess端口实现原理，网络终端设备只能接收不带tag的数据帧，
因此access接口类型大多时候用在与终端设备互联的情况下

<SW2>save #保存文件
The current configuration will be written to the device.
Are you sure to continue?[Y/N]y  #确认保存文件
Info: Please input the file name ( *.cfg, *.zip ) [vrpcfg.zip]:  #保存文件名
Aug 30 2022 13:04:07-08:00 SW2 %%01CFM/4/SAVE(l)[0]:The user chose Y when decidi
ng whether to save the configuration to the device.
Now saving the current configuration to the slot 0.
Save the configuration successfully.

b.trunk简单配置

LSW1配置
vlan batch 10 20
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type access
 port default vlan 10
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 20
#
interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10 20

LSW2配置
vlan batch 10 20
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type access
 port default vlan 10
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 20
#
interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10 20 30

• 实现原理
  • PC1发送数据帧到达LSW1的G0/0/1接口，access接口收到不带tag的数据帧，打上10的标签到达LSW1内部
  • 交换机泛洪数据帧到所有接口，G0/0/2接口收到带tag的数据帧，与自身tag 20比较，不同tag，access接口丢弃数据包
  • 同时数据帧到达G0/0/3接口，次接口允许放行vlan 10，到达LSW2的G0/0/3接口，此接口接受vlan 10并保留原标签
  • LSW1将数据帧被泛洪到所有接口，G0/0/1 接口收到携带tag的数据帧，且与自身tag相同，剥离tag，到达PC3
  • 同时G0/0/1接口收到携带tag的数据帧，且与接口自身tag不一致，丢弃数据帧
  • PC1的数据帧返回原理相同

总结：trunk接口实现原理

c.hybrid简单配置

LSW1配置
sysname SW1
#
vlan batch 10 20 30
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port hybrid pvid vlan 10
 port hybrid untagged vlan 10 30
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port hybrid tagged vlan 10 20 30
#
interface GigabitEthernet0/0/3
 port hybrid pvid vlan 20
 port hybrid untagged vlan 20 30

LSW2配置
vlan batch 10 20 30
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port hybrid pvid vlan 10
 port hybrid untagged vlan 10 30
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port hybrid tagged vlan 10 20 30
#
interface GigabitEthernet0/0/3
 port hybrid pvid vlan 30
 port hybrid untagged vlan 10 20 30

• 整个过程描述
  • 对于从PC1发出的数据帧，到达LSW1 G0/0/1接口，打上pvid 10，进入交换机内部，数据帧被交换机泛洪到所有接口
  • 此时G0/0/3收到来自PC1的数据帧，查看本地，untag vlan 20 30，并没有剥离vlan 10 的tag，数据帧携带tag，终端无法接受带tag的数据帧，于是丢弃数据帧
  • 交换机泛洪，G0/0/2接口也会收到，次接口只需要允许所有数据帧携带自身tag通过即可，如果在此处剥离tag，则PC3能够与PC2进行互通，不满足题意，LSW2的G0/0/2接口同理
  • 数据帧到达LSW2，会泛洪到所有接口，G0/0/1接口收到PC1携带pvid 10 的数据帧，查看自身untag vlan 10，则剥离掉数据帧的pvid 10标签，到达PC2；
  • 数据帧也会到达LSW2的G0/0/3接口，收到带pvid 10 的数据帧，查看本地untag 10 20 30，剥离掉数据帧携带的tag，数据帧到达pc4
  • 数据帧返回PC1原理与PC1数据帧到达PC2,PC4原理相同

总结：hybrid接口实现原理

基于MAC地址的vlan划分

拓扑图与配置同hybrid简单配置实验

在此基础上，首先输出之前的LSW2的G0/0/1接口的pvid

[SW2-GigabitEthernet0/0/1]undo port hybrid pvid vlan 

配置基于mac的vlan

[SW2]vlan 10
[SW2-vlan10]mac-vlan mac-address 5489-9872-2bae 24 #24为掩码
[SW2-GigabitEthernet0/0/1]mac-vlan enable  #进入接口，开启mac-vlan

但是此时将mac地址修改为其他mac地址，发现其会走默认的vlan 1，能够与PC1通信，此时并不安全

修改mac地址后

因此需要创建另一个vlan，并将这个vlan加入到接口中来，将其他的设备划分到这个vlan中来，默认就是用所创建的这个vlan，不在使用默认的vlan1，确保安全

创建vlan100

[SW2]vlan 100

加入到接口中

[SW2-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid pvid vlan 100

此时PC2与PC1无法进行通信

***在vlan中 mac-vlan mac-address MAC地址 后面添加掩码后，即确定了MAC地址的范围，例如24位掩码则表示前6位不能改变，后面六位可以改变，不会影响mac-vlan的绑定

[SW2-vlan10]mac-vlan mac-address 5489-9872-2bae 24
#即MAC地址的前六位： 5489-98不能进行改变，后面的72-2bae可以改变，不影响mac-vlan绑定关系