第三章 虚拟局域网及其配置

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就可解决对交换机端口的额 外占用，这条用于实现各VLAN 在交换机间通讯的链路，称为交 换机的汇聚链路或主干链路 （Trunk Link），如下图所示。
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用于提供汇聚链路的端口， 称为汇聚端口。由于汇聚链路承 载了所有VLAN的通讯流量，因 此要求只有通讯速度在 100Mbps或以上的端口，才能 作为汇聚端口使用。
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3.3 VLAN的汇聚链接与封装协议 在实际应用中，通常需要跨越多台交 换机的多个端口划分VLAN，比如，同一 个部门的员工，可能会分布在不同的建筑 物或不同的楼层中，此时的VLAN，就将 跨越多台交换机 。
跨越多台交换机的VLAN
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VLAN内的主机彼此间应可以 自由通讯，当VLAN成员分布在多 台交换机的端口上时，如何才能实 现彼此间的通讯呢？
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3.1 虚拟局域网简介
处理广播信息所产生的负荷。
目前，蠕虫病毒相当泛滥，如果不对局 域网进行有效的广播域隔离，一旦病毒发 起泛洪广播攻击，将会很快占用完网络的 带宽，导致网络的阻塞和瘫痪。
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路由器具有路由转发、防火墙和 隔离广播的作用，路由器不会转发广 播帧，因此，要实现对网络的分段和 广播域的隔离，应使用路由器来实现。
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行直接通信的，从而就实现了对广播域的 分割和隔离。
若要实现VLAN间的通讯，就必须为 VLAN设置路由，这可使用路由器或三层 交换机来实现。二层交换机可以划分 VLAN，若没有路由器，则无法实现VLAN 间的通讯，由于三层交换机具备路由功能， 在实际应用中，通常在三层交换机中来划 分VLAN，以支持VLAN间的相互通讯。
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3.2 静态VLAN与动态VLAN VLAN创建后，接下来就可指定端口 所属的VLAN，默认情况下，交换机的所 有端口均属于VLAN1，VLAN1是交换 机默认创建和管理的VLAN。 1．静态VLAN 静态VLAN就是明确指定各端口所 属VLAN的设定方法，通常也称为基于 端口的VLAN，其特点是将交换机按端 口进行
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增加网络的安全性。由于默认情况下， VLAN间是相互隔离的，不能直接通讯， 对于保密性要求较高的部门，比如财务 处，可将其划分在一个VLAN中，这样， 其 他 VLAN 中 的 用 户 ， 将 不 能 访 问 该 VLAN中的主机，从而起到了隔离作用， 并 提 高 了 VLAN 中 用 户 的 安 全 性 。 VLAN间的通讯，可通过应用VLAN的 访问控制列表，来实现VLAN间的安全 通讯。
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3.5 VLAN的配置方法
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IEEE802.1Q协议对数据帧的打标封装
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ISL是Inter Switch Link的缩写， 是Cisco系列交换机支持的一种与 IEEE802.1Q类似的，用于在汇聚链 路上附加VLAN信息的协议，可用于 以太网和令牌环网。
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ISL对数据帧进行打标封装时，采取 在数据帧的头部附加26字节的ISL包头 （ISL Header），并且在数据帧的尾 部带上对包括ISL包头在内的整个数据 帧进行计算后得到的4字节的CRC值， 即ISL协议保留数据帧原来的CRC，然 后再附加上一个新的CRC，即封装时总 共增加了30个字节的信息。当数据帧 离开汇
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这种方法虽然解决了VLAN内主机间 的跨交换机通讯，但每增加一个VLAN， 就需要在交换机间添加一条互联链路， 并且还要额外占用交换机端口，这对保 贵的交换机端口而言，是一种严重的浪 费，而且扩展性和管理效率都很差。
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为了避免这种低效率的连接方式 和对交换机端口的大量占用，人们 想办法让交换机间的互联链路汇集 到一条链路上，让该链路允许各个 VLAN的通讯流经过，这样就可
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3.2 静态VLAN与动态VLAN 分组，每一组定义为一个VLAN，属于 同一个VLAN的端口，可来自一台交换机， 也可来自多台交换机，即可以跨越多台交 换机设置VLAN。基于端口的VLAN划分 如下图所示。
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静态指定各端口所属的VLAN，需 要一个端口一个端口地进行设置，当 要设定的端口数目较多时，工作量会 比较大，通常适合于网络拓扑结构不 是经常变化的情况。静态VLAN是目 前最常用的一种VLAN端口划分方式。
3.4 VLAN间主机的通讯
同一个VLAN属于同一个广播域，主 机彼此间可相互自由通讯。不同VLAN 的主机若要相互通讯，则必须为VLAN 指定路由，这可通过三层交换机的路由 交换模块或借助外部的路由器来实现。
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3.4 VLAN间主机的通讯
对于没有路由功能的二层交换机， 若要实现VLAN间的相互通信，就要 借助外部的路由器来为VLAN指定默 认路由，此时路由器的快速以太网接 口与交换机的快速以太网端口，应以 汇聚链路的方式相连，并在路由器的 快速以太网接口上，为每一个VLAN 创建一个对应的虚拟子接口，并设置 虚
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利用汇聚链路实现各VLAN内主机跨交换机的通讯
在引入VLAN后，交换机的端口按 用途就分为了访问连接端口（Access Link）和汇聚连接（Trunk Link）端
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口两种。访问连接端口通常用于连接 客户PC机，以提供网络接入服务。该 种端口只属于某一个VLAN，并且仅 向该VLAN发送或接收数据帧。端口 所属的VLAN通常也称作native vlan。 汇聚连接端口属于所有VLAN共有， 承载所有VLAN在交换机间的通讯流 量。
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三层交换机是带有路由功能的 交换机，其路由模块与交换模块共 同使用ASIC硬件芯片，可实现高 速度的路由，并且在对第一个数据 帧进行路由后，将会产生一个 MAC地址与IP地址的映射表，当 同样的数据帧再次通过时，交换机 会直接从
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二层转发，而不用再路由，从而消除了 路由器进行路由选择而造成网络的延迟， 提高了数据包转发的效率。另一方面， 交换机的路由模块与交换模块是在交换 机内部直接汇聚连接的，可以提供相当 高的带宽，因此，使用三层交换机来配 置VLAN和提供VLAN间的通讯，比使用 二层交换机和路由器更好，配置和使用 也更方便。
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解决的办法就是在交换机上各拿 出一个端口，用于将两台交换机级联 起来，专门用于提供该VLAN内的主 机跨交换机相互通讯。有多少个 VLAN，就对应地需要占用多少个端 口，用来提供VLAN内主机的跨交换 机相互通讯，如下图所示。
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VLAN内的主机在交换 机间的通讯
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网络接入服务。该种端口只属于某 一个VLAN，并且仅向该VLAN发送 或接收数据帧。端口所属的VLAN通 常也称作native vlan。汇聚连接端 口属于所有VLAN共有，承载所有 VLAN在交换机间的通讯流量。
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由于汇聚链路承载了所有VLAN的通 讯流量，为了标识各数据帧属于哪一个 VLAN，为此，需要对流经汇聚链接的 数据帧进行打标（tag）封装，以附加 上VLAN信息，这样交换机就可通过 VLAN标识，将数据帧转发到对应的 VLAN中。
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聚链路时，ISL只需简单地去除ISL包头和 新CRC就可以了，由于数据帧原来的CRC 被完整保留，因此无需重新计算。大多数 Cisco设备都支持ISL。
ISL与IEEE802.1Q协议互不兼容，ISL 是Cisco独有的协议，只能用于Cisco网 络设备之间的互联。
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VLAN间的主机通讯，遵循以下通讯过程： 源主机→交换机→路由器→交换机→目
的主机
交换机使用ASIC（Application Specified Integrated Circuit）专用硬 件芯片来处理数据帧的交换，从而可以 实现以线缆速度（Wired Speed）来交 换数据。
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3.4 VLAN间主机的通讯
拟子接口的IP地址，该IP地址以后 就成为该VLAN的默认网关（路由）。 由于这些虚拟子接口是直接连接在路 由器上的，设置IP地址后，路由器会 自动在路由表中，为各VLAN添加路 由，从而实现VLAN间的路由转发， 如下图所示。
网络设备的安装与管理 二层交换机借助外部路由器实现VLAN间通讯
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从中可见，通过在局域网中划分 VLAN，可起到以下方面的作用：
控制网络的广播，增加广播域的数 量，减小广播域的大小。
便于对网络进行管理和控制。 VLAN 是 对 端 口 的 逻 辑 分 组 ， 不 受 任 何物理连接的限制，同一VLAN中的 用户，可以连接在不同的交换机，并 且可以位于不同的物理位置，增加了 网络连接、组网和管理的灵活性。
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2．动态VLAN 动态VLAN是根据每个端口所
连的计算机，动态设置端口所属 VLAN的设定方法。动态VLAN通 常可分为基于MAC地址的VLAN、 基于子网的VLAN和基于用户的 VLAN。
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基于MAC地址的VLAN，就是 根据端口所连计算机的网卡MAC 地址，来决定该端口所属的VLAN。 在这种方式下，端口所属的VLAN， 不是事先固定的，而是由所连计算 机的MAC地址来决定的。
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比如，若MAC地址为“00-0C6E-E1-1B-36”的计算机被设置为属 于VLAN2，则该台计算机无论接到交 换机的哪个端口，其所连端口就会被 自动划归为VLAN2。
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基于子网的VLAN，是根据端口所连 计算机的IP地址，来决定端口所属的 VLAN。