多交換機(jī)廣播域

在上一課中，我們解釋了當(dāng)任何交換機(jī)端口接收到廣播幀時(shí)，交換機(jī)會(huì)將其轉(zhuǎn)發(fā)到所有其他端口。考慮到這一點(diǎn)，如果我們連接兩個(gè)默認(rèn)設(shè)置交換機(jī)，如圖 1 所示，任一交換機(jī)接收到的任何廣播幀都會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)交換機(jī)，然后從其所有端口發(fā)送出去。因此，廣播域不僅限于一臺(tái)交換機(jī)，它還包括獲得任何廣播幀副本的所有設(shè)備，即使它們連接到其他交換機(jī)。 如果我們將此邏輯擴(kuò)展到具有數(shù)十個(gè)互連交換機(jī)的 LAN，我們可以擁有一個(gè)由數(shù)百個(gè)終端設(shè)備組成的廣播域。這在某些時(shí)候可能會(huì)與 BUM 流量競(jìng)爭(zhēng)網(wǎng)絡(luò)，以致 LAN 變得不可用。因此，在互連交換機(jī)的大型拓?fù)渲?，將單個(gè)廣播域拆分為多個(gè)較小的廣播域甚至更為重要。

圖 1. 一個(gè)廣播域中的兩個(gè) LAN 交換機(jī)

多個(gè)交換機(jī)上的 VLAN

因此，如果我們應(yīng)用上一課中的邏輯，使用虛擬 LAN，我們可以將交換機(jī)拓?fù)洳鸱譃槎鄠€(gè)廣播域，如圖 2 所示。有多種方法可以做到這一點(diǎn)，但讓我們從最簡(jiǎn)單的一種開(kāi)始。這是通過(guò)將兩個(gè)交換機(jī)的端口 1 到 4 配置為 VLAN 10 并將端口 5 到 9 配置為 VLAN20 來(lái)完成的。盡管它是一個(gè)有效的設(shè)計(jì)并且可以工作，但它的擴(kuò)展性并不是很好。它需要每個(gè) VLAN 的交換機(jī)之間的物理鏈路. 如果拓?fù)浔仨氂?10 多個(gè) VLAN，則交換機(jī)之間需要 10 多條物理電纜，并且您將為這些鏈路使用 10 多個(gè)交換機(jī)端口（在每個(gè)交換機(jī)上）。

圖 2. 跨越多個(gè)交換機(jī)的 VLAN，沒(méi)有 Trunking

顯然，這種設(shè)計(jì)適用于只有幾個(gè) VLAN 的拓?fù)洹，F(xiàn)在現(xiàn)代企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中有幾十個(gè)VLAN，所以這種在交換機(jī)之間跨越VLAN的方式是不適合大規(guī)模應(yīng)用的。

VLAN 中繼

為了克服這種擴(kuò)展限制，我們可以使用另一種稱為 VLAN 中繼的以太網(wǎng)技術(shù)。它只在交換機(jī)之間創(chuàng)建一條鏈路，根據(jù)需要支持盡可能多的 VLAN. 同時(shí)，它還保持 VLAN 流量分離，因此來(lái)自 VLAN 20 的幀不會(huì)發(fā)送到 VLAN 10 中的設(shè)備，反之亦然。圖 3 中可以看到一個(gè)示例。交換機(jī) 1 和交換機(jī) 2 之間的鏈路是中繼鏈路，您可以看到 VLAN 10 和 VLAN 20 都通過(guò)該鏈路。

圖 3. 跨多個(gè)交換機(jī)的 VLAN 使用 Trunking

中繼協(xié)議

多年來(lái)，思科交換機(jī)上使用了兩種中繼協(xié)議 - 交換機(jī)間鏈路 (ISL) 和 IEEE 802.1Q。ISL 是 802.1Q 的 Cisco 專有標(biāo)記協(xié)議的前身，它已被棄用并且不再使用。IEEE 802.1Q 是目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的中繼封裝，通常是現(xiàn)代交換機(jī)上唯一支持的封裝。

圖 4. 帶有 802.1q 標(biāo)頭的以太網(wǎng)幀

需要注意的是，該標(biāo)簽向幀的以太網(wǎng)報(bào)頭添加了 4 個(gè)額外的字節(jié)。標(biāo)簽中最重要的字段是 12 位長(zhǎng)的 VLAN ID。它指定幀所屬的 VLAN。因?yàn)?0x000 和 0xFFF 的值是保留的，所以有 4,094 個(gè)可能的 VLAN 編號(hào)。

VLAN 標(biāo)記

VLAN 中繼允許交換機(jī)通過(guò)稱為中繼的單個(gè)鏈路轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自不同 VLAN 的幀。這是通過(guò)向以太網(wǎng)幀添加一個(gè)稱為標(biāo)記的附加標(biāo)頭信息來(lái)完成的。添加這個(gè)小標(biāo)頭的過(guò)程稱為VLAN 標(biāo)記。如果您查看圖 4，終端站 1 正在發(fā)送一個(gè)廣播幀。當(dāng)交換機(jī) 1 接收到該幀時(shí)，它知道這是一個(gè)廣播幀，它必須將它發(fā)送到它的所有端口。但是，交換機(jī) 1 必須告訴交換機(jī) 2 該幀屬于 VLAN10。因此，在將幀發(fā)送到交換機(jī) 2 之前，SW1 在原始以太網(wǎng)幀中添加了 VLAN 標(biāo)頭，VLAN 編號(hào)為 10，如圖 4 所示。

圖 5. VLAN 標(biāo)記示例

當(dāng)交換機(jī) 2 接收到該幀時(shí)，它發(fā)現(xiàn)該幀屬于 VLAN 10，然后它會(huì)刪除報(bào)頭并將原始以太網(wǎng)幀轉(zhuǎn)發(fā)到其在 VLAN10 中配置的所有接口。

因此，在給定的示例中，當(dāng)以太網(wǎng)幀通過(guò)中繼鏈路在交換機(jī)之間發(fā)送時(shí)，它們會(huì)被標(biāo)記為 VLAN 標(biāo)頭。當(dāng)接收交換機(jī)得到它們，刪除 VLAN 標(biāo)記并將它們發(fā)送到 VLAN 中的客戶端時(shí)，這些幀是untagged。

切換界面模式

每個(gè)交換機(jī)接口都可以作為接入或中繼端口運(yùn)行。因?yàn)樵诘湫偷?LAN 部署中，有數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)交換機(jī)端口，所以有一種稱為 動(dòng)態(tài)中繼協(xié)議 (DTP)的協(xié)議 可以幫助網(wǎng)絡(luò)管理員自動(dòng)設(shè)置接口的操作模式。默認(rèn)情況下，所有 Cisco 交換機(jī)端口都處于運(yùn)行狀態(tài)dynamic auto，這意味著此動(dòng)態(tài)中繼協(xié)議 (DTP) 正在偵聽(tīng)并試圖了解電纜另一端的配置，并據(jù)此決定是成為接入端口還是中繼端口。例如，如果我們?cè)?SW1 和 SW2 之間有一條鏈路，如果我們將 SW1 上的接口配置為中繼端口，DTP 會(huì)將其通告給另一端，并且 SW2 上的接口將自動(dòng)將 itelf 設(shè)置為中繼模式和中繼鏈路將在開(kāi)關(guān)之間形成。

如您所見(jiàn)，有很多交換機(jī)端口操作模式，因此兩個(gè)交換機(jī)之間的鏈路兩端有幾種可能的組合。根據(jù)雙方的配置，交換機(jī)可以形成或不形成中繼鏈路。所有組合如圖 6 所示。

圖 6. 兩個(gè)交換機(jī)端口之間的可能組合和生成的鏈接模式

配置中繼端口

正如我們已經(jīng)說(shuō)過(guò)的，Cisco 交換機(jī)端口的默認(rèn)模式是動(dòng)態(tài)自動(dòng)。因此，為了形成中繼，只需將鏈路的一側(cè)配置為主動(dòng)協(xié)商即可。讓我們將 SW1 上的 Gi0/1 配置為主動(dòng)嘗試形成中繼，看看會(huì)發(fā)生什么。

您可以從show interface trunk命令的輸出中看到形成了中繼鏈路，即使我們沒(méi)有在交換機(jī) 2 上鏈路的另一端配置任何內(nèi)容。這就是動(dòng)態(tài)中繼協(xié)議的功能。讓我們根據(jù)開(kāi)關(guān)2檢查鏈路的狀態(tài)。

請(qǐng)注意，SW2 上的接口處于自動(dòng)操作模式，這意味著它正在等待 SW1 協(xié)商中繼。

概括

• VLAN 在本地很重要，并存儲(chǔ)在交換機(jī)的本地 VLAN 數(shù)據(jù)庫(kù)中。

• 干線鏈接帶有 VLAN 標(biāo)識(shí)的標(biāo)記 幀。

• IEEE 802.1Q 是 Cisco 交換機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)中繼機(jī)制。稱為 ISL 的舊方法已被棄用，不再使用。

• 動(dòng)態(tài)中繼協(xié)議 (DTP) 可以 協(xié)商中繼鏈路。

• 要在兩個(gè)交換機(jī)之間形成中繼鏈路，都必須配置為允許在鏈路的每一端建立中繼。