不同VLAN之間通信的原理
在劃分VLAN后,不同VLAN之間不能直接進(jìn)行二層通信。如果要實(shí)現(xiàn)VLAN間通信,可以采取以下3種方案之一。
1.三層VLANIF接口方案
這是一種通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中第三層(網(wǎng)絡(luò)層)來實(shí)現(xiàn)VLAN間通信的解決方案。每個(gè)VLAN都可以配置一個(gè)三層VLANIF邏輯接口,而這些VLANIF接口就作為對(duì)應(yīng)VLAN內(nèi)部用戶主機(jī)的缺省網(wǎng)關(guān),通過三層交換機(jī)內(nèi)部的IP路由功能可以實(shí)現(xiàn)同一交換機(jī)上不同VLAN的三層互通,不同交換機(jī)上不同VLAN間的三層互通需要配置各VLANIF接口所在網(wǎng)段間的路由。
該方案除S1700系列外,其他所有華為S系列交換機(jī)均支持。
在圖6-20所示的網(wǎng)絡(luò)中,Device交換機(jī)上劃分了兩個(gè)VLAN:VLAN2和VLAN3??赏ㄟ^如下配置實(shí)現(xiàn)VLAN間互通。
?。?)在Device上創(chuàng)建兩個(gè)VLANIF接口并配置VLANIF接口的IP地址,但這兩個(gè)VLANIF接口對(duì)應(yīng)的IP地址不能在同一網(wǎng)段。
?。?)將各VLAN中的用戶設(shè)備缺省網(wǎng)關(guān)設(shè)置為所屬VLAN對(duì)應(yīng)VLANIF接口的IP地址。
現(xiàn)在僅以位于VLAN 2中的主機(jī)A向位于VLAN 3中的主機(jī)C發(fā)起通信為例,介紹通過VLANIF接口進(jìn)行VLAN間三層互通的基本原理。具體通信流程如下。
(1)在主機(jī)A向主機(jī)C發(fā)送的數(shù)據(jù)包到了網(wǎng)絡(luò)層后,主機(jī)A先將包中的目的IP地址-主機(jī)C的IP地址和自己所在網(wǎng)段進(jìn)行比較。
?。?)發(fā)現(xiàn)主機(jī)C和自己不在同一個(gè)子網(wǎng),于是主機(jī)A以廣播方式在本子網(wǎng)內(nèi)發(fā)送一個(gè)ARP請(qǐng)求幀,其目的是查尋自己的網(wǎng)關(guān)-VLANIF2接口的MAC地址。
?。?)VLANIF2接口經(jīng)過與ARP請(qǐng)求幀中的目的IP地址進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)自己的IP地址與其一致,接收該ARP請(qǐng)求幀,然后以單播方式向主機(jī)A返回一個(gè)ARP應(yīng)答幀,幀中的源MAC地址即為VLANIF2的MAC地址。
?。?)在主機(jī)A接收由VLANIF2接口返回的ARP應(yīng)答幀后從中學(xué)習(xí)到了VLANIF2接口的MAC地址。
?。?)主機(jī)A利用所獲得的網(wǎng)關(guān)VLANIF2接口的MAC地址,重新進(jìn)行數(shù)據(jù)幀封裝,把幀中的目的MAC改為VLANIF2接口MAC地址,目的IP仍為主機(jī)C的IP地址,然后發(fā)送給網(wǎng)關(guān)-VLANIF2接口。
?。?)Device交換機(jī)在收到該數(shù)據(jù)幀后進(jìn)行三層轉(zhuǎn)發(fā),發(fā)現(xiàn)幀中的目的IP地址--主機(jī)C的IP地址為直連路由,數(shù)據(jù)幀直接通過該主機(jī)的網(wǎng)關(guān)-VLANIF3接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
?。?)VLANIF3接口作為VLAN 3內(nèi)主機(jī)的網(wǎng)關(guān),在收到數(shù)據(jù)幀后如果已有主機(jī)C的IP地址與MAC地址映射表,則直接發(fā)送給主機(jī)C,否則VLANIF3接口先在VLAN 3內(nèi)以廣播方式發(fā)送一個(gè)ARP請(qǐng)求幀,查尋主機(jī)C的MAC地址。
?。?)主機(jī)C在收到ARP廣播幀后向VLANIF3接口返回一個(gè)ARP應(yīng)答幀。
?。?)VLANIF3接口在收到主機(jī)C發(fā)來的ARP應(yīng)答幀后再次進(jìn)行數(shù)據(jù)幀封裝,把幀中的目的MAC地址改為主機(jī)C的真實(shí)MAC地址(其他不變),然后把主機(jī)A發(fā)來的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給主機(jī)C。這樣主機(jī)A之后要發(fā)給C的數(shù)據(jù)幀都先發(fā)送給網(wǎng)關(guān),由網(wǎng)關(guān)-VLANIF3接口做三層轉(zhuǎn)發(fā)。
主機(jī)C與主機(jī)A之間的通信原理一樣,最終實(shí)現(xiàn)VLAN間的三層互通。
2.三層以太網(wǎng)子接口方案
三層以太網(wǎng)子接口是一種同時(shí)具備三層以太網(wǎng)物理接口和二層以太網(wǎng)物理接口雙重特性的邏輯接口。即它具有三層以太網(wǎng)物理接口的三層路由功能,同時(shí)又具有二層以太網(wǎng)物理接口封裝VLAN標(biāo)簽的特性。通過三層以太網(wǎng)子接口就可以實(shí)現(xiàn)不同VLAN間的三層互通,也就是我們通常所說的“單臂路由”,在三層交換機(jī)和路由器中均可實(shí)現(xiàn)。
該方案僅5700HI和5710EI子系列、S7700、S9300和S9700系列華為交換機(jī)支持。
如圖6-21所示,DeviceA為支持配置子接口的三層設(shè)備,DeviceB為二層交換設(shè)備。LAN通過DeviceB的二層以太網(wǎng)接口與DeviceA的三層以太網(wǎng)接口相連。連接在DeviceB上的用戶主機(jī)被劃分到兩個(gè)VLAN:VLAN2和VLAN3。這時(shí)可通過如下配置實(shí)現(xiàn)VLAN間互通。
?。?)在DeviceA與DeviceB相連的三層以太網(wǎng)接口上創(chuàng)建兩個(gè)子接口Port1.1和Port1.2,并配置802.1Q封裝與VLAN2和VLAN3分別對(duì)應(yīng)。
?。?)為以上這兩個(gè)子接口配置與各自所屬VLAN對(duì)應(yīng)網(wǎng)段的IP地址。
?。?)將DeviceB與DeviceA相連的二層以太網(wǎng)接口類型配置為Trunk或Hybrid類型,并同時(shí)允許VLAN2和VLAN3的幀通過。
?。?)將VLAN 2和VLAN 3中的用戶設(shè)備的缺省網(wǎng)關(guān)設(shè)置為所屬VLAN對(duì)應(yīng)三層以太網(wǎng)子接口的IP地址。
現(xiàn)在同樣以主機(jī)A向主機(jī)C發(fā)起通信為例介紹三層以太網(wǎng)子接口的VLAN間通信方案的基本原理(其實(shí)基本過程與前面介紹的VLANIF接口VLAN間通信方案是一樣的,只不過這里的網(wǎng)關(guān)是各VLAN所對(duì)應(yīng)的子接口)。具體流程如下。
?。?)在主機(jī)A向主機(jī)C發(fā)送的數(shù)據(jù)包到了網(wǎng)絡(luò)層后,主機(jī)A先將包中的目的IP地址-主機(jī)C的IP地址和自己所在網(wǎng)段進(jìn)行比較。
(2)發(fā)現(xiàn)主機(jī)C和自己不在同一個(gè)子網(wǎng),于是主機(jī)A以廣播方式在本子網(wǎng)內(nèi)發(fā)送一個(gè)ARP請(qǐng)求幀,其目的是查尋自己的網(wǎng)關(guān)VLAN 2對(duì)應(yīng)的Port1.1子接口的MAC地址。
(3)Port1.1子接口經(jīng)過與ARP請(qǐng)求幀中的目的IP地址進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)自己的IP地址與其一致,接收該ARP請(qǐng)求幀,然后以單播方式向主機(jī)A返回一個(gè)ARP應(yīng)答幀,幀中的源MAC地址即為Port1.1子接口的MAC地址。
?。?)主機(jī)A接收由Port1.1子接口返回的ARP應(yīng)答幀后從中學(xué)習(xí)到該子接口的MAC地址。
?。?)主機(jī)A利用所獲得的網(wǎng)關(guān)Port1.1子接口的MAC地址,重新封裝數(shù)據(jù)幀,把目的MAC地址改為Port1.1子接口MAC,目的IP仍為主機(jī)C的IP地址,然后發(fā)送給網(wǎng)關(guān)Port1.1子接口。
?。?)DeviceA交換機(jī)在收到該數(shù)據(jù)幀后進(jìn)行三層轉(zhuǎn)發(fā),發(fā)現(xiàn)其目的IP地址-主機(jī)C的IP地址為直連路由,數(shù)據(jù)幀直接通過該主機(jī)的網(wǎng)關(guān)-VLAN 3對(duì)應(yīng)Port1.2子接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
?。?)Port1.2子接口作為VLAN 3內(nèi)主機(jī)的網(wǎng)關(guān),在收到數(shù)據(jù)幀后如果已有主機(jī)C的IP地址與MAC地址映射表,則直接發(fā)送給主機(jī)C,否則Port1.2子接口先在VLAN 3內(nèi)以廣播方式發(fā)送一個(gè)ARP請(qǐng)求幀,查尋主機(jī)C的MAC地址。
?。?)主機(jī)C在收到ARP廣播幀后向Port1.2子接口返回一個(gè)ARP應(yīng)答幀。
?。?)Port1.2子接口在收到主機(jī)C的ARP應(yīng)答幀后,再次進(jìn)行數(shù)據(jù)幀封裝,把幀中的目的MAC地址改為主機(jī)C的真實(shí)MAC地址(其他不變),然后就把主機(jī)A發(fā)來的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給主機(jī)C。這樣主機(jī)A之后要發(fā)給C的數(shù)據(jù)幀都先發(fā)送給網(wǎng)關(guān),由網(wǎng)關(guān)-Port1.2子接口做三層轉(zhuǎn)發(fā)。
主機(jī)C與主機(jī)A之間的通信原理一樣,最終實(shí)現(xiàn)VLAN間的三層互通。
3.VLAN Switch方案
通過VLAN Switch(VLAN交換)也可以實(shí)現(xiàn)不同VLAN間的通信。VLAN交換是一種按照VLAN標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù),需要預(yù)先在網(wǎng)絡(luò)中的各交換機(jī)上建立一條靜態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)路徑。當(dāng)交換機(jī)接收到符合轉(zhuǎn)發(fā)條件的VLAN數(shù)據(jù)后,根據(jù)VLAN交換表將報(bào)文直接轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的出接口,無需查看MAC地址表,提高了轉(zhuǎn)發(fā)效率及安全性,可有效地避免MAC地址攻擊及廣播風(fēng)暴。
該方案僅在S7700、S9300、S9300E和S9700等華為高端S系列交換機(jī)中支持。
VLAN交換功能如下。
(1)添加外層VLAN標(biāo)簽功能,即VLAN Switch stack-vlan功能。
?。?)在不同接口之間轉(zhuǎn)換外層VLAN標(biāo)簽,即VLAN Switch switch-vlan功能。
VLAN Switch stack-vlan功能與VLAN Stacking(VLAN堆疊,將在下章介紹)功能類似,也是一種針對(duì)用戶不同VLAN封裝外層VLAN標(biāo)簽的二層技術(shù)。與VLAN Stacking功能的差異如表6-11所示。
表6-11 VLAN Switch功能與VLAN Stacking功能比較
VLAN Switch switch-vlan功能與VLAN Mapping(VLAN映射,將在下章具體介紹)功能類似,也可以實(shí)現(xiàn)不同VLAN間的通信。與VLAN Mapping功能的差異如表6-12所示。
表6-12 VLAN Switch功能與VLAN Mapping功能比較
1.單臂路由(圖)
環(huán)境:一臺(tái)路由器,一臺(tái)二層交換機(jī),兩臺(tái)pc機(jī)
二層交換機(jī)的配置
一般模式:
Switch》
輸入enable進(jìn)入特權(quán)模式:
Switch》enable
輸入configure terminal進(jìn)入全局配置模式:
Switch#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
創(chuàng)建vlan 10 和 vlan 20:
Switch(config)#vlan 10
Switch(config-vlan)#vlan 20
Switch(config-vlan)# exit
進(jìn)入接口配置模式:
Switch(config)#interface fastEthernet 0/1
把0/1變成trunk口(默認(rèn)是access口)
Switch(config-if)#switchport mode trunk
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to down
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to up
Switch(config-if)#exit
進(jìn)入接口配置模式分別把對(duì)應(yīng)的接口,加入對(duì)應(yīng)的vlan:
Switch(config)#interface fastEthernet 1/1
Switch(config-if)#switchport mode access
Switch(config-if)#switchport access vlan 10
Switch(config-if)#interface fastEthernet 2/1
Switch(config-if)#switchport mode access
Switch(config-if)#switchport access vlan 20
到此而層交換機(jī)配置完畢!
路由器的配置:
Router》
Router》enable
Router#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Router(config)#inter fas 0/0
Router(config-if)#no ip address
Router(config-if)#no shutdown
注意:?jiǎn)伪勐酚傻呐渲酶附涌谝欢ㄒ猲o shutdown
%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to up
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to up
Router(config-if)#exit
Router(config)#int fas 0/0.10
%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0.10, changed state to up
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0.10, changed state to up
Router(config-subif)#encapsulation dot1Q 10
注意:在配置ip時(shí)一定要先封裝802.1q協(xié)議
Router(config-subif)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
Router(config-subif)#no shutdown
Router(config-subif)#int fas 0/0.20
%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0.20, changed state to up
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0.20, changed state to up
Router(config-subif)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
% Configuring IP routing on a LAN subinterface is only allowed if that
subinterface is already configured as part of an IEEE 802.10, IEEE 802.1Q,
or ISL vLAN.
Router(config-subif)#encapsulation dot1Q 20
Router(config-subif)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
Router(config-subif)#no shutdown
Router(config-subif)#
查看路由表:
Router#show ip route
Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP
D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP
i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area
* - candidate default, U - per-user static route, o - ODR
P - periodic downloaded static route
Gateway of last resort is not set
C 192.168.10.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0.10
C 192.168.20.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0.20
Router#
PC0的配置:
ip 192.168.10.10
netmask 255.255.255.0
gateway 192.168.10.1
PC1的配置:
ip 192.168.20.20
netmask 255.255.255.0
gateway 192.168.20.1
2.使用SVI實(shí)現(xiàn)VLAN間的通信(圖)
環(huán)境:一臺(tái)三層交換機(jī),兩臺(tái)pc機(jī)
三層交換機(jī)的配置:
Switch》enable
Switch#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
創(chuàng)建vlan 10 20
Switch(config)#vlan 10
Switch(config-vlan)#vlan 20
Switch(config-vlan)#exit
配置SVI接口ip
Switch(config)#interface vlan 10
%LINK-5-CHANGED: Interface Vlan10, changed state to up
Switch(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
Switch(config-if)#no shutdown
Switch(config-if)#interface vlan 20
%LINK-5-CHANGED: Interface Vlan20, changed state to up
Switch(config-if)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
Switch(config-if)#no shutdown
Switch(config-if)#exit
改變接口模式并加入vlan
Switch(config)#interface fastEthernet 0/1
Switch(config-if)#switchport mode access
Switch(config-if)#switchport access vlan 10
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Vlan10, changed state to up
Switch(config-if)#interface fastEthernet 0/2
Switch(config-if)#switchport mode access
Switch(config-if)#switchport access vlan 20
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Vlan20, changed state to up
Switch(config-if)#
看三層交換機(jī)的路由表:
Switch#show ip route
Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP
D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP
i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area
* - candidate default, U - per-user static route, o - ODR
P - periodic downloaded static route
Gateway of last resort is not set
C 192.168.10.0/24 is directly connected, Vlan10
C 192.168.20.0/24 is directly connected, Vlan20
Switch#
兩主機(jī)的配置與單臂路由中兩主機(jī)的配置一樣
3.跨交換機(jī)實(shí)現(xiàn)VLAN間的通信(圖)
環(huán)境:一臺(tái)三層交換機(jī),兩臺(tái)二層交換機(jī),兩臺(tái)pc機(jī)
三層交換機(jī)的配置(SW3)
Switch》enable
Switch#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
創(chuàng)建vlan 10 、 20 并設(shè)置ip
Switch(config)#vlan 10
Switch(config-vlan)#vlan 20
Switch(config-vlan)#exit
Switch(config)#interface vlan 10
%LINK-5-CHANGED: Interface Vlan10, changed state to up
Switch(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
Switch(config-if)#no shutdown
Switch(config-if)#interface vlan 20
%LINK-5-CHANGED: Interface Vlan20, changed state to up
Switch(config-if)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
Switch(config-if)#no shutdown
Switch(config-if)#exit
設(shè)置接口模式并加入相應(yīng)的vlan(注意trunk口的設(shè)置)
Switch(config)#interface fastEthernet 0/1
Switch(config-if)#switchport mode trunk
Switch(config-if)#interface fastEthernet 0/1
Switch(config-if)#switchport access vlan 10
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Vlan10, changed state to up
Switch(config)#interface fastEthernet 0/2
Switch(config-if)#switchport mode trunk
Switch(config-if)#interface fastEthernet 0/2
Switch(config-if)#switchport access vlan 20
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Vlan20, changed state to up
Switch#
看路由表
Switch#show ip route
Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP
D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP
i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area
* - candidate default, U - per-user static route, o - ODR
P - periodic downloaded static route
Gateway of last resort is not set
C 192.168.10.0/24 is directly connected, Vlan10
C 192.168.20.0/24 is directly connected, Vlan20
SW21的配置
Switch》enable
Switch#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Switch(config)#vlan 10
Switch(config-vlan)#exit
Switch(config)#interface fastEthernet 0/1
Switch(config-if)#switchport mode trunk
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to down
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to up
Switch(config-if)#interface fastEthernet 1/1
Switch(config-if)#switchport mode access
Switch(config-if)#switchport access vlan 10
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#
SW22的配置
Switch》
Switch》en
Switch#
Switch#configure ter
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Switch(config)#inter fas 1/1
Switch(config-if)#switchport mode trunk
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet1/1, changed state to down
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet1/1, changed state to up
Switch(config-if)#switchport mode access
Switch(config-if)#inter fas 2/1
Switch(config-if)#switchport mode trunk
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet2/1, changed state to down
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet2/1, changed state to up
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#vlan 20
Switch(config-vlan)#inter fas 1/1
Switch(config-if)#switchport access vlan 20
Switch(config-if)#
注意:兩交換機(jī)之間的鏈接是trunk鏈路
4.以上配置在模擬器上都可實(shí)現(xiàn)
在模擬器上配置其中pc圖片
上述三種方式pc機(jī)的配置都一樣
驗(yàn)證:
評(píng)論