三層以太網(wǎng)交換機:講述VLAN二層轉發(fā)介紹
三層以太網(wǎng)交換機:講述VLAN二層轉發(fā)介紹,三層以太網(wǎng)交換機中的設置部分,MAC地址介紹,VLAN二層轉發(fā)介紹將是文章討論的重點,希望大家在閱讀完下面文章后能夠有一個清晰明了的認識。三層以太網(wǎng)交換機的轉發(fā)機制主要分為兩個部分:二層轉發(fā)和三層交換。先講二層轉發(fā)流程。
MAC地址介紹
◆MAC地址是48 bit二進制的地址,如:00-e0-fc-00-00-06。
◆可以分為單播地址、多播地址和廣播地址。
◆單播地址:第一字節(jié)最低位為0,如:00-e0-fc-00-00-06
◆多播地址:第一字節(jié)最低位為1,如:01-e0-fc-00-00-06
◆廣播地址:48位全1,如:ff-ff-ff-ff-ff-ff
注意:
◆普通設備網(wǎng)卡或者路由器設備路由接口的MAC地址一定是單播的MAC地址才能保證其與其它設備的互通。
◆MAC地址是一個以太網(wǎng)絡設備在網(wǎng)絡上運行的基礎,也是鏈路層功能實現(xiàn)的立足點。
二層轉發(fā)介紹,三層以太網(wǎng)交換機二層的轉發(fā)特性,符合802.1D網(wǎng)橋協(xié)議標準。三層以太網(wǎng)交換機的二層轉發(fā)涉及到兩個關鍵的線程:地址學習線程和報文轉發(fā)線程。
學習線程如下:
◆三層以太網(wǎng)交換機接收網(wǎng)段上的所有數(shù)據(jù)幀,利用接收數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址來建立MAC地址表;
◆端口移動機制:交換機如果發(fā)現(xiàn)一個包文的入端口和報文中源MAC地址的所在端口不同,就產(chǎn)生端口移動,將MAC地址重新學習到新的端口;
◆地址老化機制: 如果交換機在很長一段時間之內(nèi)沒有收到某臺主機發(fā)出的報文,在該主機對應的MAC地址就會被刪除,等下次報文來的時候會重新學習。
◆注意: 老化也是根據(jù)源MAC地址進行老化。
報文轉發(fā)線程:
◆交換機在MAC地址表中查找數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址,如果找到,就將該數(shù)據(jù)幀發(fā)送到相應的端口,如果找不到,就向所有的端口發(fā)送;
◆如果三層以太網(wǎng)交換機收到的報文中源MAC地址和目的MAC地址所在的端口相同,則丟棄該報文;
◆三層以太網(wǎng)交換機向入端口以外的其它所有端口轉發(fā)廣播報文。
VLAN二層轉發(fā)介紹
◆報文轉發(fā)線程:引入了VLAN以后對二層交換機的報文轉發(fā)線程產(chǎn)生了如下的影響:
◆交換機在MAC地址表中查找數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址,如果找到(同時還要確保報文的入VLAN和出VLAN是一致的),就將該數(shù)據(jù)幀發(fā)送到相應的端口,如果找不到,就向(VLAN內(nèi))所有的端口發(fā)送;
◆如果交換機收到的報文中源MAC地址和目的MAC地址所在的端口相同,則丟棄該報文;
◆交換機向(VLAN內(nèi))入端口以外的其它所有端口轉發(fā)廣播報文。
三層以太網(wǎng)交換機上通過引入VLAN,帶來了如下的好處:
◆限制了局部的網(wǎng)絡流量, 在一定程度上可以提高整個網(wǎng)絡的處理能力。
◆虛擬的工作組,通過靈活的VLAN設置,把不同的用戶劃分到工作組內(nèi);
◆安全性,一個VLAN內(nèi)的用戶和其它VLAN內(nèi)的用戶不能互訪,提高了安全性。
另外,還有常見的兩個概念VLAN的終結和透傳, 從字面意思上就可以很好的了解這兩個概念。所謂VLAN的透傳就是某個VLAN不僅在一臺三層以太網(wǎng)交換機上有效,它還要通過某種方法延伸到別的三層以太網(wǎng)交換機上,在別的設備上照樣有效;終結的意思及相對,某個VLAN的有效域不能再延伸到別的設備,或者不能通過某條鏈路延伸到別的設備。
VLAN透傳可以使用802.1Q技術,VLAN終結可以使用PVLAN技術。IEEE802.1Q協(xié)議是VLAN的技術標準,主要是修改了標準的幀頭,添加了一個tag字段,其中包含了VLAN ID等VLAN信息,具體實現(xiàn)這里不談,如果有興趣可以看相關的標準和資料。
注意:在Trunk端口轉發(fā)報文的時候,如果報文的VLAN Tag等于端口上配置的默認VLAN ID,則該報文的Tag應該去掉,對端收到這個不帶Tag信息的報文后, 從端口的PVID獲得報文的所屬VLAN信息,因此配置的時候必須保證連接兩臺三層以太網(wǎng)交換機之間的一條Trunk鏈路兩端的PVID設置相同。
為什么要去Tag呢?這樣做是為了保證一般的用戶插到Trunk上以后,仍舊可以正常通信,因為普通用戶無法識別帶有802.1Q Vlan信息的報文。使用802.1Q技術可以很好的實現(xiàn)VLAN的透傳,可是有的時候需要把VLAN終結掉。
也就是說這個VLAN的邊界在哪里終止,PVLAN技術可以很好的實現(xiàn)這個功能,同時達到節(jié)省VLAN 的目的。cisco的PVLAN意思是private vlan,而我們的PVLAN意思是primary vlan。
這里的VLAN有兩類:Primary vlan和secondary vlan(子VLAN)。實現(xiàn)了接入用戶二層報文的隔離,同時上層三層以太網(wǎng)交換機下發(fā)的報文可以被每一個用戶接收到,簡化了配置,節(jié)省了VLAN資源。具體實現(xiàn)這里不談,如果有興趣可以相關資料。