VLAN知識講解--筆面試

vlan

VLAN:虛擬局域網
二層交換機與三層交換機協同作用,邏輯的去隔離隔離廣播域。
當一個交換機上的所有端口中有至少一個端口屬於不同網段的時候,當路由器的一個物理端口要連接2個或者以上的網段的時候,就是VLAN發揮作用的時候,這就是VLAN的目的。

衝突

交換機的作用:隔離衝突域。
何爲衝突域,何爲廣播域?
衝突域,二者發生電流衝突,則是衝突域,如下所示:
A與B之間進行通訊,A向B發電流信號,B同時也向A發電流信號,電流相撞,信號抵消,則產生衝突,A和B在一個衝突域。
在這裏插入圖片描述
兩臺機器之間通訊,根本滿足不了需求,有了下面的裝置,集線器,一個物理層設備,集線器內部是一個導體片,只傳導電流信號,一人發包,全村收到。

在這裏插入圖片描述
如A發送一個信號,集線器直接轉發給了同一個衝突域的所有人B,C,D:集線器只允許一個人在信道當中進行發信號,否則將會發生衝突。
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衝突的解決:靠CSMA/CD,載波偵聽多路訪問/衝突檢測,在發信號之前,會先檢測通信通道是否空閒,空閒纔會發包。
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這樣既需要檢測,也需要等待,延時很高,
於是產生交換機:
交換機則是工作在數據鏈路層的設備,在接收到數據後,通過查找自身系統MAC地址表中的MAC地址與端口對應關係,將數據傳送到目的端口。
交換機在同一時刻可進行多個端口之間的數據傳輸,每一端口都是獨立的物理網段,連接在端口上的網絡設備獨自享有全部的帶寬。因此,交換機起到了分割衝突域的作用,每一個端口爲一個衝突域。

集線器:全都在同一個衝突域
在這裏插入圖片描述
交換機:一個接口就是一個衝突域。
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二層交換機

二層交換機的工作原理:
數據幀A(源mac,目標mac,源ip,目標ip)進入交換機,交換機會記錄這個接口的MAC地址+接口編號+vlanid轉換爲hash值,生成到cam表中記錄下來,同時如果cam表中記錄了A中的目標mac地址,則向其轉發數據幀,沒有,則進行洪泛:除進入接口以外的所有接口都發包。

交換機進行洪泛的情況:

  1. 廣播包
    數據幀中目標mac全F,全F是不存在的,當一臺主機知道對方ip地址而不知道對方的mac地址的時候,就發送一個這樣的包,目標mac地址全F,mac地址的第一位是廣播位,即當第一位爲1時,交換機就洪泛(減少判斷)
  2. 組播(洪泛–未進行組播部署)
    組播是將數據幀轉發到和源主機同一個組內的其他成員,根據組播的轉發規則進行轉發,但是,網絡內沒有進行組播部署的時候,就會進行廣播。
  3. 未知單播
    上文說到交換機會記錄cam表,這個表的存在時間是5分鐘,而主機同樣會記錄mac地址,在cmd命令行窗口使用arp -a 進行查看。主機記錄這個表的時間是2hours,那麼就有這樣一種情況產生。

已知單播:
當兩臺主機進行了通訊過後,A主機記錄了B主機的mac地址,B同樣記錄了A主機的mac地址,同時交換機中記錄了cam表(包含A,Bmac):進行如下操作,查表,轉發。
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但是,剛纔說到,acm表和主機保存的mac存儲時間不同,故在差時內,會出現acm表清空而主機保存的mac地址存在的情況:通訊如下:這就是未知單播洪泛。
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q:當幾臺設備連接到同一個交換機,如何判斷他們是否在一個廣播域?
標準答案:看洪泛範圍!!
通過一臺主機發送廣播包,在其他主機上進行抓包,能收到洪泛包,說明在同一個廣播域。

vlan在交換機上的配置

cisco

cisco:

1.交換機上創建vlan
2.將接口劃入vlan
3.做turnk幹道
4.vlan間路由--路由子接口。交換機svi。
思科當中做vlan接口有兩種模式,一種是接入模式,一種是中繼模式。
接入模式:發送和接收自己所在vlan的流量。
trunk模式:不屬於任何一個vlan,承載所有vlan的流量,具有標記和識別不同vlan標籤的功能。vlan1除外。

工作過程如下:A發送流量後,進入交換機,查看時候有處於同一個vlan的接口(有則轉發),出交換機到另一臺交換機的時候,會貼上該流量所在vlan的標籤,到達另一臺交換機查看該流量的vlan並進行轉發,如果存在,向指定的vlan主機進行轉發,如果還需轉發到另一臺交換機,則再次貼上標籤。最終A的流量發送給了同胞B和C。
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huawei

huawei配置思路上類似:
華爲引入了以下邏輯:

1.流量在交換機內必須攜帶標籤,沒有就貼上標籤。
2.接口上存在轉發規則,流量所屬於允許列表,才能進出。
3.從接口出去時,可以攜帶或剝離標籤
4.pc機收到攜帶標籤的流量,丟棄。

不過huawei有三種接口模式:接入模式,中繼模式,混雜模式。默認接口處於混雜模式。
接入模式:可以定義pvid
中繼模式:可以定義pvid,允許列表。
混雜模式:可以定義pvid,允許列表,並且可以設置攜帶標籤T,還是剝離標籤U。

如下所示:link type--接口模式    pvid--所在vlan   vlan list--攜帶(T)或剝離(U):允許列表
-------------------------------------------------------------------------------
Port                Link Type    PVID    VLAN List
-------------------------------------------------------------------------------
GE0/0/1             hybrid       1       U: 1

轉發規則:流量進入交換機進行判斷,是否攜帶標籤,沒有則貼上標籤,有標籤再查看是否在允許列表中,不在就丟棄,在就根據轉發規則進行轉發。出交換機。
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這種機制十分方便,可以簡單實現同一網段做不同vlan。如下:三個vlan在同一個網段,要實現需求如圖,解決方案如圖。
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當v2去v4時候,到達交換機A時,A的所在vlan3接口拒絕v2的訪問,則從A轉發到B交換機,並且攜帶v2的標籤,去往v4,允許列表包含v2,則v2可以到達v4,回來同理,v4進入B,貼上標籤,轉發,攜帶標籤v4,進入A,v2允許v4,則可以通信。其他訪問原理相同,不在贅述。
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鞏固實驗

對於這些接口的特性你理解了嗎?可嘗試獨立完成下面的實驗:
在這裏插入圖片描述
關於這個實驗的思考流程,配置方案見我的另一篇博客:

vlan實驗講解

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