【文章內(nèi)容簡介】 法。 基于用戶的 VLAN，則是根據(jù)交換機(jī)各端口所連的計(jì)算機(jī)上當(dāng)前登錄的用戶，來決定該端口屬于哪個(gè) VLAN。這里的用戶識(shí)別信息，一般是計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)登錄的用戶，比如可以是Windows 域中使用的用戶名。這些用戶名信息，屬于 OSI 第四層以上的信息。 總的來說，決定端口所屬 VLAN 時(shí)利用的信息在 OSI 中的層面越高，就越適于構(gòu)建靈活多變的網(wǎng)絡(luò)。 訪問鏈接的總結(jié) 綜上所述，設(shè)定訪問鏈接的手法有靜態(tài) VLAN 和動(dòng)態(tài) VLAN 兩種，其中動(dòng)態(tài) VLAN 又可以繼續(xù)細(xì)分成幾個(gè)小類。 其中基于子網(wǎng)的 VLAN 和基于用戶的 VLAN 有可能是網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備廠商使用獨(dú)有的協(xié)議實(shí)現(xiàn)的，不同廠商的設(shè)備之間互聯(lián)有可能出現(xiàn)兼容性問題；因此在選擇交換機(jī)時(shí)，一定要注意事先確認(rèn)。 下表總結(jié)了靜態(tài) VLAN 和動(dòng)態(tài) VLAN 的相關(guān)信息。 VLAN 的匯聚鏈接 需要設(shè)置跨越多臺(tái)交換機(jī)的 VLAN 時(shí)?? 到此為止，我們學(xué)習(xí)的都是使用單臺(tái)交換機(jī)設(shè)置 VLAN 時(shí)的情況。那么，如果需要設(shè)置跨越多臺(tái)交換機(jī)的 VLAN 時(shí)又如何呢？ 在規(guī)劃企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，很有可能會(huì)遇到隸屬于同一部門的用戶分散在同一座建筑物中的不同樓層的情況，這時(shí)可能就需要考慮到如何跨越多臺(tái)交換機(jī)設(shè)置 VLAN 的問題了 。假設(shè)有如下圖所示的網(wǎng)絡(luò)，且需要將不同樓層的 A、 C 和 B、 D 設(shè)置為同一個(gè) VLAN。 這時(shí)最關(guān)鍵的就是“交換機(jī) 1 和交換機(jī) 2 該如何連接才好呢？” 最簡單的方法，自然是在交換機(jī) 1 和交換機(jī) 2 上各設(shè)一個(gè)紅、藍(lán) VLAN 專用的接口并互聯(lián)了。 但是，這個(gè)辦法從擴(kuò)展性和管理效率來看都不好。例如，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上再新建 VLAN時(shí)，為了讓這個(gè) VLAN 能夠互通，就需要在交換機(jī)間連接新的網(wǎng)線。建筑物樓層間的縱向布線是比較麻煩的，一般不能由基層管理人員隨意進(jìn)行。并且， VLAN 越多，樓層間（嚴(yán)格地說是交換機(jī)間）互聯(lián)所需的 端口也越來越多，交換機(jī)端口的利用效率低是對(duì)資源的一種浪費(fèi)、也限制了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。 為了避免這種低效率的連接方式，人們想辦法讓交換機(jī)間互聯(lián)的網(wǎng)線集中到一根上，這時(shí)使用的就是匯聚鏈接（ Trunk Link）。 何謂匯聚鏈接？ 匯聚鏈接（ Trunk Link）指的是能夠轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)不同 VLAN 的通信的端口。 匯聚鏈路上流通的數(shù)據(jù)幀，都被附加了用于識(shí)別分屬于哪個(gè) VLAN 的特殊信息。 現(xiàn)在再讓我們回過頭來考慮一下剛才那個(gè)網(wǎng)絡(luò)如果采用匯聚鏈路又會(huì)如何呢？用戶只需要簡單地將交換機(jī)間互聯(lián)的端口設(shè)定為匯聚鏈接就可以 了。這時(shí)使用的網(wǎng)線還是普通的 UTP線，而不是什么其他的特殊布線。圖例中是交換機(jī)間互聯(lián)，因此需要用交叉線來連接。 接下來，讓我們具體看看匯聚鏈接是如何實(shí)現(xiàn)跨越交換機(jī)間的 VLAN 的。 A發(fā)送的數(shù)據(jù)幀從交換機(jī) 1 經(jīng)過匯聚鏈路到達(dá)交換機(jī) 2 時(shí)，在數(shù)據(jù)幀上附加了表示屬于紅色VLAN 的標(biāo)記。 交換機(jī) 2收到數(shù)據(jù)幀后，經(jīng)過檢查 VLAN 標(biāo)識(shí)發(fā)現(xiàn)這個(gè)數(shù)據(jù)幀是屬于紅色 VLAN 的，因此去除標(biāo)記后根據(jù)需要將復(fù)原的數(shù)據(jù)幀只轉(zhuǎn)發(fā)給其他屬于紅色 VLAN 的端口。這時(shí)的轉(zhuǎn)送，是指經(jīng)過確認(rèn)目標(biāo) MAC 地址并與 MAC 地址列表比對(duì)后只轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo) MAC 地址所連的端口。只有當(dāng)數(shù)據(jù)幀是一個(gè)廣播幀、多播幀或是目標(biāo)不明的幀時(shí)，它才會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)到所有屬于紅色 VLAN 的端口。 藍(lán)色 VLAN 發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)的情形也與此相同。 通過匯聚鏈路時(shí)附加的 VLAN 識(shí)別信息，有可能支持標(biāo)準(zhǔn)的“ IEEE ”協(xié)議，也可能是 Cisco 產(chǎn)品獨(dú)有的“ ISL（ Inter Switch Link）”。如果交換機(jī)支持這些規(guī)格，那么用戶就能夠高效率地構(gòu)筑橫跨多臺(tái)交換機(jī)的 VLAN。 另外，匯聚鏈路上流通著多個(gè) VLAN 的數(shù)據(jù)，自然負(fù)載較重。因此，在設(shè)定匯聚鏈接時(shí)，有一個(gè)前提就是必須支 持 100Mbps 以上的傳輸速度。 另外，默認(rèn)條件下，匯聚鏈接會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)上存在的所有 VLAN 的數(shù)據(jù)。換一個(gè)角度看，可以認(rèn)為匯聚鏈接（端口）同時(shí)屬于交換機(jī)上所有的 VLAN。由于實(shí)際應(yīng)用中很可能并不需要轉(zhuǎn)發(fā)所有 VLAN 的數(shù)據(jù)，因此為了減輕交換機(jī)的負(fù)載、也為了減少對(duì)帶寬的浪費(fèi)，我們可以通過用戶設(shè)定限制能夠經(jīng)由匯聚鏈路互聯(lián)的 VLAN。 關(guān)于 和 ISL 的具體內(nèi)容，將在下一講中提到。 與 ISL 匯聚方式 在交換機(jī)的匯聚鏈接上，可以通過對(duì)數(shù)據(jù)幀附加 VLAN信息，構(gòu)建跨 越多臺(tái)交換機(jī)的 VLAN。 附加 VLAN 信息的方法，最具有代表性的有： l l ISL 現(xiàn)在就讓我們看看這兩種協(xié)議分別如何對(duì)數(shù)據(jù)幀附加 VLAN 信息。 ，俗稱“ Dot One Q”，是經(jīng)過 IEEE認(rèn)證的對(duì)數(shù)據(jù)幀附加 VLAN 識(shí)別信息的協(xié)議。 在此，請(qǐng)大家先回憶一下以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的標(biāo)準(zhǔn)格式。 所附加的 VLAN 識(shí)別信息，位于數(shù)據(jù)幀中“發(fā)送源 MAC 地址”與“類別域（ Type Field）”之間。具體內(nèi)容為 2 字節(jié)的 TPID 和 2 字節(jié)的 TCI，共計(jì) 4 字節(jié)。 在數(shù)據(jù)幀中添加了 4 字節(jié)的內(nèi)容，那么 CRC 值自然也會(huì)有所變化。這時(shí)數(shù)據(jù)幀上的 CRC 是插入 TPID、 TCI 后，對(duì)包括它們?cè)趦?nèi)的整個(gè)數(shù)據(jù)幀重新計(jì)算后所得的值。 而當(dāng)數(shù)據(jù)幀離開匯聚鏈路時(shí)， TPID 和 TCI會(huì)被去除，這時(shí)還會(huì)進(jìn)行一次 CRC的重新計(jì)算。 TPID 的值，固定為 0x8100。交換機(jī)通過 TPID，來確定數(shù)據(jù)幀內(nèi)附加了基于 的VLAN 信息。而實(shí)質(zhì)上的 VLAN ID，是 TCI 中的 12 位元。由于總共有 12 位， 因此最多可供識(shí)別 4096 個(gè) VLAN。 基于 VLAN 信息，就像在傳遞物品時(shí)附加的標(biāo)簽。因此，它也被稱作“標(biāo)簽型 VLAN（ Tagging VLAN）”。 ISL（ Inter Switch Link） ISL，是 Cisco 產(chǎn)品支持的一種與 類似的、用于在匯聚鏈路上附加 VLAN 信息的協(xié)議。 使用 ISL后，每個(gè)數(shù)據(jù)幀頭部都會(huì)被附加 26字節(jié)的“ ISL 包頭（ ISL Header）”，并且在幀尾帶上通過對(duì)包括 ISL 包頭在內(nèi)的整個(gè)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行計(jì)算后得到的 4 字節(jié) CRC 值。 換而言之，就是總共增加了 30 字節(jié)的信息。 在使用 ISL 的環(huán)境下，當(dāng)數(shù)據(jù)幀離開匯聚鏈路時(shí)，只要簡單地去除 ISL 包頭和新 CRC 就可以了。由于原先的數(shù)據(jù)幀及其 CRC 都被完整保留，因此無需重新計(jì)算 CRC。 ISL 有如用 ISL 包頭和新 CRC 將原數(shù)據(jù)幀整個(gè)包裹起來，因此也被稱為“封裝型 VLAN（ Encapsulated VLAN）”。 需要注意的是，不論是 的“ Tagging VLAN”，還是 ISL的“ Encapsulated VLAN”，都不是很嚴(yán)密的稱謂。不同的書籍與參考資料中，上述詞 語有可能被混合使用，因此需要大家在學(xué)習(xí)時(shí)格外注意。 并且由于 ISL 是 Cisco 獨(dú)有的協(xié)議，因此只能用于 Cisco 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的互聯(lián)。 VLAN 間路由 1 VLAN 間路由的必要性 根據(jù)目前為止學(xué)習(xí)的知識(shí)，我們已經(jīng)知道兩臺(tái)計(jì)算機(jī)即使連接在同一臺(tái)交換機(jī)上，只要所屬的 VLAN 不同就無法直接通信。接下來我們將要學(xué)習(xí)的就是如何在不同的 VLAN 間進(jìn)行路由，使分屬不同 VLAN 的主機(jī)能夠互相通信。 首先，先來復(fù)習(xí)一下為什么不同 VLAN 間不通過路由就無法通信。在 LAN 內(nèi)的通信，必須在數(shù)據(jù)幀頭中指定通信目標(biāo)的 MAC 地址。 而為了獲取 MAC 地址， TCP/IP 協(xié)議下使用的是ARP。 ARP 解析 MAC 地址的方法，則是通過廣播。也就是說，如果廣播報(bào)文無法到達(dá)，那么就無從解析 MAC 地址，亦即無法直接通信。 計(jì)算機(jī)分屬不同的 VLAN，也就意味著分屬不同的廣播域，自然收不到彼此的廣播報(bào)文。因此，屬于不同 VLAN 的計(jì)算機(jī)之間無法直接互相通信。為了能夠在 VLAN 間通信，需要利用 OSI 參照模型中更高一層 —— 網(wǎng)絡(luò)層的信息（ IP 地址）來進(jìn)行路由。關(guān)于路由的具體內(nèi)容，以后有機(jī)會(huì)再詳細(xì)解說吧。 路由功能，一般主要由路由器提供。但在今天的局域網(wǎng)里，我們 也經(jīng)常利用帶有路由功能的交換機(jī) —— 三層交換機(jī)（ Layer 3 Switch）來實(shí)現(xiàn)。接下來就讓我們分別看看使用路由器和三層交換機(jī)進(jìn)行 VLAN 間路由時(shí)的情況。 使用路由器進(jìn)行 VLAN 間路由 在使用路由器進(jìn)行 VLAN 間路由時(shí)，與構(gòu)建橫跨多臺(tái)交換機(jī)的 VLAN 時(shí)的情況類似，我們還是會(huì)遇到“該如何連接路由器與交換機(jī)”這個(gè)問題。路由器和交換機(jī)的接線方式，大致有以下兩種： l 將路由器與交換機(jī)上的每個(gè) VLAN 分別連接 l 不論 VLAN 有多少個(gè)，路由器與交換機(jī)都只用一條網(wǎng) 線連接 最容易想到的，當(dāng)然還是“把路由器和交換機(jī)以 VLAN 為單位分別用網(wǎng)線連接”了。將交換機(jī)上用于和路由器互聯(lián)的每個(gè)端口設(shè)為訪問鏈接，然后分別用網(wǎng)線與路由器上的獨(dú)立端口互聯(lián)。如下圖所示，交換機(jī)上有 2 個(gè) VLAN，那么就需要在交換機(jī)上預(yù)留 2 個(gè)端口用于與路由器互聯(lián)；路由器上同樣需要有 2 個(gè)端口；兩者之間用 2 條網(wǎng)線分別連接。 如果采用這個(gè)辦法，大家應(yīng)該不難想象它的擴(kuò)展性很成問題。每增加一個(gè)新的 VLAN，都需要消耗路由器的端口和交換機(jī)上的訪問鏈接，而且還需要重新布設(shè)一條網(wǎng)線。而路由器，通常不會(huì)帶有太多 LAN 接口的。新建 VLAN 時(shí)，為了對(duì)應(yīng)增加的 VLAN 所需的端口，就必須將路由器升級(jí)成帶有多個(gè) LAN 接口的高端產(chǎn)品，這部分成本、還有重新布線所帶來的開銷，都使得這種接線法成為一種不受歡迎的辦法。 那么，第二種辦法“不論 VLAN 數(shù)目多少，都只用一條網(wǎng)線連接路由器與交換機(jī)”呢？當(dāng)使用一條網(wǎng)線連接路由器與交換機(jī)、進(jìn)行 VLAN 間路由時(shí)，需要用到匯聚鏈接。 具體實(shí)現(xiàn)過程為：首先將用于連接路由器的交換機(jī)端口設(shè)為匯聚鏈接，而路由器上的端口也必須支持匯聚鏈路。雙方用于匯聚鏈路的協(xié)議自然也必須相同。接著在路由器上定義對(duì)應(yīng)各個(gè) VLAN 的“子接口（ Sub Interface）”。盡管實(shí)際與交換機(jī)連接的物理端口只有一個(gè)，但在理論上我們可以把它分割為多個(gè)虛擬端口。 VLAN 將交換機(jī)從邏輯上分割成了多臺(tái)，因而用于 VLAN 間路由的路由器，也必須擁有分別對(duì)應(yīng)各個(gè) VLAN 的虛擬接口。 采用這種方法的話，即使之后在交換機(jī)上新建 VLAN，仍只需要一條網(wǎng)線連接交換機(jī)和路由器。用戶只需要在路由器上新設(shè)一個(gè)對(duì)應(yīng)新 VLAN 的子接口就可以了。與前面的方法相比，擴(kuò)展性要強(qiáng)得多，也不用擔(dān)心需要升級(jí) LAN 接口數(shù)不足的路由器或是重新布線。 VLAN 間路 由 2 同一 VLAN 內(nèi)的通信 接下來，我們繼續(xù)學(xué)習(xí)使用匯聚鏈路連接交換機(jī)與路由器時(shí)， VLAN 間路由是如何進(jìn)行的。如下圖所示，為各臺(tái)計(jì)算機(jī)以及路由器的子接口設(shè)定 IP 地址。 紅色 VLAN（ VLAN ID=1）的網(wǎng)絡(luò)地址為 ，藍(lán)色 VLAN（ VLAN ID=2）的網(wǎng)絡(luò)地址為 。各計(jì)算機(jī)的 MAC 地址分別為 A/B/C/D，路由器匯聚鏈接端口的MAC 地址為 R。交換機(jī)通過對(duì)各端口所連計(jì)算機(jī) MAC 地址的學(xué)習(xí)，生成如下的 MAC 地址列表。 首先考慮計(jì)算機(jī) A與同 一 VLAN 內(nèi)的計(jì)算機(jī) B 之間通信時(shí)的情形。 計(jì)算機(jī) A發(fā)出 ARP 請(qǐng)求信息，請(qǐng)求解析 B 的 MAC 地址。交換機(jī)收到數(shù)據(jù)幀后，檢索 MAC地址列表中與收信端口同屬一個(gè) VLAN 的表項(xiàng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī) B 連接在端口 2 上，于是交換機(jī)將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給端口 2，最終計(jì)算機(jī) B 收到該幀。收發(fā)信雙方同屬一個(gè) VLAN 之內(nèi)的通信，一切處理均在交換機(jī)內(nèi)完成。 不同 VLAN 間通信時(shí)數(shù)據(jù)的流程 接下來是這一講的核心內(nèi)容，不同 VLAN 間的通信。讓我們來考慮一下計(jì)算機(jī) A與計(jì)算機(jī)C 之間通信時(shí)的情況。 計(jì)算機(jī) A從通信目標(biāo)的 IP 地址（ ）得出 C與本機(jī)不屬于同一個(gè)網(wǎng)段。因此會(huì)向設(shè)定的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（ Default Gateway， GW）轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前，需要先用 ARP獲取路由器的 MAC 地址。 得到路由器的 MAC 地址 R 后，接下來就是按圖中所示的步驟發(fā)送往 C 去的數(shù)據(jù)幀。①的數(shù)據(jù)幀中，目標(biāo) MAC 地址是路由器的地址 R、但內(nèi)含的目標(biāo) IP 地址仍是最終要通信的對(duì)象 C 的地址。這一部分的內(nèi)容，涉及到局域網(wǎng)內(nèi)經(jīng)過路由器轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的通信步驟，有機(jī)會(huì)再詳細(xì)解說吧。 交換機(jī)在端口 1 上收到①的數(shù)據(jù)幀后，檢索 MAC 地址列表中與端口 1 同屬一