Виды vlan. Что такое VLAN? Создание Bridge интерфейсов

28.04.2019

VLAN (от англ. Virtual Local Area Network) – логическая («виртуальная») локальная компьютерная сеть, имеющая те же свойства, что и физическая локальная сеть.

Проще говоря, VLAN – это логический канал внутри физического.

Данная технология позволяет выполнять две противоположные задачи :

1) группировать устройства на канальном уровне (т.е. устройства, находящиеся в одном VLAN’е), хотя физически при этом они могут быть подключены к разным сетевым коммутаторам (расположенным, к примеру, географически отдаленно);

2) разграничивать устройства (находящиеся в разных VLAN’ах), подключенные к одному коммутатору.

Иначе говоря, VLAN ‘ы позволяют создавать отдельные широковещательные домены. Сеть любого крупного предприятия, а уж тем более провайдера, не может функционировать без применения VLAN’ов.

Применение данной технологии дает нам следующие преимущества:

группировка устройств (к примеру, серверов) по функционалу;
уменьшение количества широковещательного трафика в сети, т.к. каждый VLAN - это отдельный широковещательный домен;
увеличение безопасности и управляемости сети (как следствие первых двух преимуществ).

Приведу простой пример : допустим, есть хосты, включенные в коммутатор, который, в свою очередь, подсоединен к маршрутизатору (рис. 1). Предположим, у нас есть две локальные сети, соединенные одним коммутатором и выходящие в интернет через один роутер. Если не разграничить сети по VLAN’ам, то, во-первых, сетевой шторм в одной сети будет оказывать влияние на вторую сеть, во-вторых, с каждой сети можно будет «вылавливать» трафик другой сети. Теперь же, разбив сеть на VLAN’ы, мы фактически получили две отдельные сети, связанные между собой роутером, то есть L3 (сетевым уровнем). Весь трафик проходит из одной сети в другую через роутер, а доступ теперь работает только на уровне L3, что значительно облегчает работу администратора.

Тегирование

Тегирование – процесс добавления метки VLAN’a (он же тег) к фреймам трафика.

Как правило, конечные хосты не тегируют трафик (например, компьютеры пользователей). Этим занимаются коммутаторы, стоящие в сети. Более того, конечные хосты и не подозревают о том, что они находятся в таком-то VLAN’е. Строго говоря, трафик в разных VLAN’ах чем-то особенным не отличается.

Если через порт коммутатора может прийти трафик разных VLAN’ов, то коммутатор должен его как-то различать. Для этого каждый кадр должен быть помечен какой-либо меткой.

Наибольшее распространение получила технология, описанная в спецификации IEEE 802.1Q. Также существую и другие проприетарные протоколы (спецификации).

802.1q

802.1q – это открытый стандарт, описывающий процедуру тегирования трафика.

Для этого в тело фрейма помещается тег (рис.2), содержащий информацию о принадлежности к VLAN’у. Т.к. тег помещается в тело, а не в заголовок фрейма, то устройства, не поддерживающие VLAN’ы, пропускают трафик прозрачно, то есть без учета его привязки к VLAN’у.

Размер метки (тега) всего 4 байта. Состоит из 4-х полей (рис.3):

Tag Protocol Identifier (TPID, идентификатор протокола тегирования). Размер поля - 16 бит. Указывает на то, какой протокол используется для тегирования. Для 802.1Q используется значение 0x8100.
Priority (приоритет). Размер поля - 3 бита. Используется стандартом IEEE 802.1p для задания приоритета передаваемого трафика.
Canonical Format Indicator (CFI, индикатор канонического формата). Размер поля - 1 бит. Указывает на формат MAC-адреса. 0 - канонический, 1 - не канонический. CFI используется для совместимости между сетями Ethernet и Token Ring.
VLAN Identifier (VID, идентификатор VLAN). Размер поля - 12 бит. Указывает на то, какому VLAN принадлежит фрейм. Диапазон возможных значений - от 0 до 4095.

Если трафик теггируется, или наоборот — метка убирается, то контрольная сумма фрейма пересчитывается(CRC).

Native VLAN(нативный VLAN)

Стандарт 802.1q также предусматривает обозначение VLAN’ом трафика, идущего без тега, т.е. не тегированного. Этот VLAN называется нативный VLAN, по умолчанию это VLAN 1. Это позволяет считать тегированным трафик, который в реальности тегированным не является.

802.1ad

802.1ad -это открытый стандарт (аналогично 802.1q), описывающий двойной тег (рис.4). Также известен как Q-in-Q , или Stacked VLANs . Основное отличие от предыдущего стандарта - это наличие двух VLAN’ов - внешнего и внутреннего, что позволяет разбивать сеть не на 4095 VLAN’ов, а на 4095х4095.

Так же наличие двух меток позволяет организовывать более гибкие и сложные сети оператора. Так же, бывают случаи, когда оператору нужно организовать L2 соединение для двух разных клиентов в двух разных городах, но трафик клиенты посылают трафик с одним и тем же тегом(рис.5).

Клиент-1 и клиент-2 имеют филиалы в городе А и Б, где имеется сеть одного провайдера. Обоим клиентам необходимо связать свои филиалы в двух разных городах. Кроме того, для своих нужд каждый клиент тегирует трафик 1051 VLAN’ом. Соответственно, если провайдер будет пропускать трафик обоих клиентов через себя в одном единственном VLAN’е, авария у одного клиента может отразиться на втором клиенте. Более того, трафик одного клиента сможет перехватить другой клиент. Для того, чтобы изолировать трафик клиентов, оператору проще всего использовать Q-in-Q. Добавив дополнительный тег к каждому отдельному клиенту (например, 3083 к клиенту-1 и 3082 к клиенту-2), оператор изолирует клиентов друг от друга, и клиентам не придется менять тег.

Состояние портов

Порты коммутатора, в зависимости от выполняемой операции с VLAN’ами, делятся на два вида:

тегированный (он же транковый порт , trunk , в терминалогии cisco) - порт, который пропускает трафик только с определенным тегом;
нетегированный (он же аксесный , access , в терминалогии cisco) - входя в данный порт, нетегированный трафик «обертывается» в тег.

По назначению порта в определённый VLAN существует два подхода:

Статическое назначение - когда принадлежность порта VLAN’у задаётся администратором;
Динамическое назначение - когда принадлежность порта VLAN’у определяется в ходе работы коммутатора с помощью процедур, описанных в специальных стандартах, таких, например, как 802.1X.

Таблица коммутации

Таблица коммутации при использовании VLAN’ов выглядит следующим образом (ниже приведена таблица коммутации коммутатора, не поддерживающего работу во VLAN’ах):

Порт	MAC-адрес
1	A
2	B
3	C

Если же коммутатор поддерживает VLAN’ы, то таблица коммутации будет выглядеть следующим образом:

Порт	VLAN	MAC-адрес
1	345	A
2	879	B
3	default	C

где default — native vlan.

Протоколы, работаю с VLAN

GVRP (его аналог у cisco — VTP) — протокол, работающий на канальном уровне, работа которого сводиться к обмену информации об имеющихся VLAN’ах.

MSTP (PVSTP, PVSTP++ у cisco) — протокол, модификация протокола STP, позволяющее строить «дерево» с учетом различных VLAN’ов.

LLDP (CDP, у cisco) — протокол, служащий для обмена описательной информацией о сети, в целом, кроме информации о VLAN’ах также распространяет информацию и о других настройках.

Сегодня я начну небольшую серию статей о VLAN. Начнем с того что это, для чего нужно, как настроить и дальше будем углубляться и постепенно изучим если не все то большую часть всех возможностей, которые нам предоставляют VLAN.

Итак, помните, мы с вами говорили о таком понятии как ? Думаю помните. Так же мы с вами говорили о том, что адреса бывают нескольких видов: .

Исходя из этого сделаем еще одно вводное понятие. Широковещательный домен. Что он из себя представляет?

Если посылается фрейм/пакет, широковещательный (если это фрейм то поле Destination Address все биты равны единицы, или в 16-ом виде MAC адрес будет равен: FF FF FF FF FF FF), то этот фрейм будет переправлен во все порты коммутатора, исключая того, с которого был получен данный фрейм. Это произойдет в случае, когда например коммутатор у нас не управляемый, или если управляемый, но все находятся в одном VLAN (об этом позже).
Вот такой список устройств, который получает эти широковещательные фреймы и называются — широковещательным доменом.

Теперь определимся, а что же такое VLAN ?

VLAN — Virtual Local Area Network, т.е. некая виртуальная сеть. Для чего же она нужна?

VLAN позволяет разделить нам широковещательные домены в одном коммутаторе. Т.е. если у нас есть один коммутатор, мы одни порты отнесем к одному VLAN, другой к другому. И это у нас будут два разный broadcast domen. Конечно же этим не ограничиваются возможности. О них я буду рассказывать дальше, все постепенно.

Если кратко сказать, то VLAN позволяет администратору более гибко создавать сеть, разбивая ее, на некоторые подсети (например сеть бухгалтеров, сеть менеджеров, и так далее), иными словами VLAN помогает объеденить устройства с каким-то общим набором требований в единую группу, и отделить ее от других таких же обособленных групп.

Сразу оговорюсь, что VLAN работают на уровне OSI Layer 2.
Вспомним, когда рассматривали кадр , то никакого поля для VLAN там не было. Как же тогда определить, к какому VLAN относится тот или иной фрейм?

Существует несколько стандартов.

1. IEEE 802.1Q — этот стандарт является открытым. Этот стандарт помечает тот или иной фрейм, который «привязан» к какому-то VLAN тэгированием.
Тэгирование это функция коммутатора (или любого другого устройства, которое «понимает» VLAN), которая вставляет в фрейм ethernet некий тэг, состоящий из 4 байт. Процедура тэгирования не меняет данные заголовка, таким образом, оборудование, которое не поддерживает технологию VLAN, может без проблем передавать такой фрейм дальше по сети, сохраняя тэг.

Вот так будет выглядеть фрейм, после вставки тэга VLAN.

Исходя их рисунка, видим, что VLAN tag состоит из 4 полей, опишим их:

— 2 байта Tag Protocol Identifier (TPID) — это идентификатор протокола, в нашем случае это 802.1Q, в 16-ом виде это поле будет выглядеть как: 0x8100.

— Priority — поле для задания приоритета по стандарту 802.1p (о нем в следующих статьях). Размер этого поля составляет 3 бита (8 значений 0-7).

— Canonical Format Indicator (CFI). Индикатор канонического формата, размер этого поля составляет 1 бит. Это поле указывает на формат mac адреса (1 — кононический, 0 не канонический.)

— VLAN ID, собственно это то, ради чего мы сегодня собрались 🙂 Идентификатор VLAN. Размер поля 12 бит, может принимать значение от 0 до 4095.

При использовании VLAN (тэгирования) по стандарту 802.1Q вносятся изменения в фрейм, следовательно необходимо пересчитать FCS значение, что собственно и делается коммутатором.

В стандарте 802.1Q есть такое понятие как Native VLAN, по умолчанию Native VLAN ID равен единицы (можно менять), Native VLAN характеризуется тем, что этот VLAN не тэгируется.

2. Inter-switch-link (ISL). Протокол, разработанный компанией Cisco и может использоваться только на своем оборудовании.
Этот протокол был разработан еще до принятия 802.1Q.
В настоящее время ISL уже не поддерживается на новом оборудовании, но тем не менее, вы можете столкнуться с работой этого протокола, поэтому нам необходимо с ним ознакомиться.

В отличии от 802.1Q, где осуществлялось простое тэгирование кадра (вставка 4 байт внутрь фрейма), здесь используется технология инкапсуляции, тоесть добавляется некий заголовок, в котором содержится информация о VLAN. VLAN ISL, в отличии от 802.1Q поддерживает до 1000 VLAN.

Рассмотрим фрейм в графическом виде, как же выглядит эта инкапсуляция.

Здесь мы можем сразу увидеть первый и пожалуй самый основной недостаток ISL — это увеличение кадра на 30 байт (26 байт заголовок и 4 байта FCS).

Рассмотрим ISL Header более подробно, посмотрим, что же там хранится в стольки то байтах!

Destination Address (DA) — адрес получателя, здесь указывается специальный мультикаст адрес, который и говорит о том, что используется кадр инкапсулирован с помощью ISL. Мультикаст адрес может быть 0x01-00-0C-00-00 или 0x03-00-0c-00-00.
Type — длина поля 4 бита, указывает протокол, который инкапсулирован в фрейм. Может принимать несколько значений:

0000 — Ethernet
0001 — Token-Ring
0010 — FDDI
0011 — ATM

В нашем случае так как мы рассматриваем Ethernet , то это значение будет равен всем 0.

USER — некий такой «урезанный» аналог поля Priority в 802.1Q, служит для задания приоритета кадру. Хоть и поле занимает 4 бита, может принимать 4 значения (в 802.1Q — 8).
Source Address (SA) — адрес источника, на это место подставляется значение MAC адреса порта, с которого был отправлен данный инкапсулированный фрейм.
LEN — длина фрейма. Здесь не учитываются такие поля как: DA,TYPE,USER,SA,LEN,FCS. Таким образом получается что это значение равно инкапсулированному кадру — 18 байт.
AAAA03 (SNAP) — SNAP и LLC (данное поле содержит значение AAAA03).
HSA — High Bits of Source Address — 3 старшие байта MAC адреса (помним что в этих байтах содержится код производителя), для Cisco это 00-00-0C
VLAN — наконец-то добрались до самого главного поля. Здесь собственно указывается идентификатор VLAN. Поле имеет размер в 15 бит.
BPDU — Bridge Protocol Data Unit и Cisco Discovery Protocol. Поле для протоколов BPDU и CDP. Что это и для чего, мы познакомимся в следующих статьях.
INDX — Index, указывается индекс порта отправителя, используется в диагностических целях.
RES — Reserved for Token Ring and FDDI. Резервное поле для Token Ring и FDDI. Поле имеет 16 битный размер. Если используется протокол ethernet то в это поле помещаются все нули.
Encapsulated Frame — это обычный фрейм который был инкапсулирован. В данном фрейме есть сови собственные поля, такие как DA,SA, LEN, FCS и так далее.
FCS — собственный ISL FCS (так как кадр полностью меняется, нужна новая проверка фрейма, последние 4 байта для этого и предназначены).

Можно сделать некоторые выводы, в пользую 802.1Q.

Тэгирование добавляет к кадру всего 4 байта, в отличие от ISL (30 байт).
802.1Q поддерживается на любом оборудовании, которое поддерживает VLAN, тогда как ISL работает только на устройствах Cisco, и далеко не всех.

В этой статье мы кратко ознакомились с понятием VLAN. Дальше будем разбираться в деталях.

К сожалению, многие современные предприятия и организации практически не используют такую полезную, а часто просто необходимую возможность, предоставляемую большинством современных коммутаторов локальных вычислительных сетей (ЛВС), как организация виртуальных ЛВС (ВЛВС, VLAN) в рамках сетевой инфраструктуры. Трудно сказать, чем это вызвано. Возможно, недостатком информации о преимуществах, предоставляемых технологией VLAN, ее кажущейся сложностью, или нежеланием использовать “сырое” средство, не гарантирующее интероперабельность между сетевыми устройствами различных производителей (хотя технология VLAN уже год как стандартизована, и все ведущие производители активного сетевого оборудования поддерживают этот стандарт). Поэтому данная статья посвящена технологии VLAN. В ней будут рассмотрены преимущества от использования VLAN, наиболее распространенные способы организации VLAN и взаимодействия между ними, а также особенности построения VLAN при использовании коммутаторов некоторых известных производителей.

зачем это нужно

Что же такое VLAN? Это группа подключенных к сети компьютеров, логически объединенных в домен рассылки широковещательных сообщений по какому- либо признаку. Например, группы компьютеров могут выделяться в соответствии с организационной структурой предприятия (по отделам и
подразделениям) или по признаку работы над совместным проектом либо задачей.

Использование VLAN дает три основных преимущества. Это значительно более эффективное использование пропускной способности, чем в традиционных ЛВС, повышенный уровень защиты передаваемой информации от несанкционированного доступа и упрощение сетевого администрирования.

Так как при использовании VLAN вся сеть логически разбивается на широковещательные домены, информация передается членами VLAN только другим членам той же VLAN, а не всем компьютерам физической сети. Таким образом, широковещательный трафик (обычно генерируемый серверами, сообщающими о своем присутствии и возможностях другим устройствам сети) ограничивается предопределенным доменом, а не передается всем станциям сети. Этим достигается оптимальное распределение пропускной способности сети между логическими группами компьютеров: рабочие станции и серверы из разных VLAN “не видят” друг друга и не мешают один одному.

Поскольку обмен данными ведется только внутри конкретной VLAN, компьютеры из разных виртуальных сетей не могут получать трафик, генерируемый в других VLAN. Применение анализаторов протоколов и средств сетевого мониторинга для сбора трафика в других VLAN, помимо той, к которой принадлежит желающий это сделать пользователь, представляет значительные трудности. Именно поэтому в среде VLAN передаваемая по сети информация гораздо лучше защищена от несанкционированного доступа.

Еще одно преимущество использования VLAN - это упрощение сетевого администрирования. Особенно это касается таких задач, как добавление к сети новых элементов, их перемещение и удаление. Например, при переезде какого-либо пользователя VLAN в другое помещение, пусть даже находящееся на другом этаже или в другом здании предприятия, сетевому администратору нет необходимости перекоммутировать кабели. Ему нужно всего лишь со своего рабочего места соответствующим образом настроить сетевое оборудование. Кроме того, в некоторых реализациях VLAN контроль над перемещениями членов VLAN может осуществляться автоматически, не требуя вмешательства администратора. Операции по созданию новых логических групп пользователей, добавлению новых членов в группы сетевой администратор также может осуществлять по сети, не сходя со своего рабочего места. Все это существенно экономит рабочее время администратора, которое может быть использовано на решение других не менее важных задач.

способы организации VLAN

Ведущие производители коммутаторов уровня отдела и рабочей группы используют в своих устройствах, как правило, один из трех способов организации VLAN: на базе портов, МАС-адресов или протоколов третьего уровня. Каждый из этих способов соответствует одному из трех нижних уровней модели взаимодействия открытых систем OSI: физическому, канальному и сетевому соответственно. Существует четвертый способ организации VLAN - на основе правил. В настоящее время он используется редко, хотя обеспечивает большую гибкость при организации VLAN, и, возможно, будет широко использоваться в устройствах ближайшего будущего. Давайте вкратце рассмотрим каждый из перечисленных выше способов организации VLAN, их достоинства и недостатки.

VLAN на базе портов. Как следует из названия способа, VLAN организуются путем логического объединения выбранных физических портов коммутатора. Например, сетевой администратор может указать, что порты коммутатора с номерами 1, 2, 5 образуют VLAN1, а порты с номерами 3, 4, 6 образуют VLAN2 и т.д.. К одному порту коммутатора может быть подключено несколько компьютеров (например, через хаб). Все они будут принадлежать к одной VLAN - к той, к которой приписан обслуживающий их порт коммутатора. Такая жесткая привязка членства в VLAN является недостатком способа организации виртуальных сетей на базе портов.

VLAN на базе МАС-адресов. Этот способ позволяет строить VLAN, основываясь на уникальном шестнадцатеричном адресе канального уровня, который имеет каждый сетевой адаптер сервера или рабочей станции сети. Это более гибкий способ организации VLAN по сравнению с предыдущим, так как к одному порту коммутатора могут быть подключены устройства, принадлежащие к разным VLAN. Кроме того, перемещения компьютеров с одного порта коммутатора на другой отслеживаются коммутатором автоматически и позволяют сохранить принадлежность переместившегося компьютера к определенной VLAN без вмешательства сетевого администратора. Действует это довольно просто: коммутатор поддерживает таблицу соответствия МАС-адресов компьютеров виртуальным сетям. Как только компьютер переключается на другой порт коммутатора, сравнивая поле МАС-адреса отправителя в заголовке первого переданного после перемещения компьютером кадра с данными своей таблицы, коммутатор делает правильный вывод о принадлежности переместившегося компьютера к VLAN. Недостатком данного способа организации VLAN является изначальная трудоемкость конфигурирования VLAN, которая чревата ошибками. Хотя таблица МАС-адресов коммутаторами строится автоматически, сетевому администратору нужно всю ее просмотреть и определить, что данный шестнадцатеричный адрес МАС соответствует такой-то рабочей станции, после чего приписать его к соответствующей виртуальной сети. Правда, последующая реконфигурация VLAN на базе МАС-адресов потребует значительно меньше усилий, чем в случае VLAN на базе портов.

VLAN на базе протоколов третьего уровня. Данный способ редко используется в коммутаторах уровня отдела и рабочей группы. Он характерен для магистральных маршрутизирующих коммутаторов, имеющих встроенные средства маршрутизации основных протоколов ЛВС - IP, IPX и AppleTalk. Согласно этому способу, группа портов коммутатора, принадлежащих к определенной VLAN, ассоциируется с определенной подсетью IP или сетью IPX. Гибкость здесь обеспечивается тем, что перемещения пользователя на другой порт, принадлежащий той же VLAN, отслеживается коммутатором и не требует его переконфигурации. Преимуществом данного способа является также простота конфигурации VLAN, которая может осуществляться автоматически, поскольку коммутатор анализирует сетевые адреса компьютеров, соотносимых с каждой VLAN. К тому же, как уже упоминалось, поддерживающие способ организации VLAN на базе протоколов третьего уровня устройства имеют встроенные средства маршрутизации, что обеспечивает возможность взаимодействия между различными VLAN без использования дополнительных средств. Недостаток у этого способа, пожалуй, всего один - высокая цена коммутаторов, в которых он реализован.

VLAN на основе правил. Предполагают наличие у коммутатора способности подробно анализировать заранее определенные поля и даже отдельные биты проходящих через него пакетов как механизмы построения VLAN. Этот способ обеспечивает практически неограниченные возможности создания виртуальных сетей на основе множества критериев. Например, даже по принципу включения в VLAN всех пользователей, в чьи компьютеры установлены сетевые адаптеры указанного производителя. Несмотря на огромную гибкость, процесс конфигурации VLAN на основе правил очень трудоемок. К тому же наличие сложных правил может отрицательно сказаться на пропускной способности коммутатора, поскольку значительная часть его вычислительной мощности будет тратиться на анализ пакетов.

Также устройства могут быть автоматически перемещены в VLAN, основываясь на данных аутентификации пользователя или устройства при использовании протокола 802.1x.

построение распределенных VLAN

Современные ЛВС нередко содержат более одного коммутатора. Принадлежащие к одной VLAN компьютеры могут быть подключены к разным коммутаторам. Таким образом, чтобы правильно направлять трафик, должен существовать механизм, позволяющий коммутаторам обмениваться информацией о принадлежности подключенных к ним устройств к VLAN. Раньше каждый производитель в своих устройствах реализовывал фирменные механизмы обмена такой информацией. Например, у 3Com эта технология носила название VLT (Virtual LAN Trunk), у Cisco Systems - ISL (Inter-Switch Link). Поэтому для построения распределенных VLAN необходимо было использовать устройства от одного производителя. Ситуация коренным образом улучшилась, когда был принят стандарт на построение тегированных VLAN - IEEE 802.1Q, который сайчас и господствует в мире VLAN. Помимо всего прочего, он регламентирует и механизм обмена информацией о VLAN между коммутаторами. Этот механизм позволяет дополнять передаваемые между коммутаторами кадры полями, указывающими на принадлежность к той или иной VLAN. На сегодняшний день все ведущие производители коммутаторов ЛВС поддерживают в своих устройствах стандарт 802.1Q. Следовательно, сегодня уже можно строить виртуальные сети, используя коммутаторы от разных производителей. Хотя, как вы увидите позже, даже работая в соответствии с 802.1Q, коммутаторы разных производителей предоставляют далеко не одинаковые возможности по организации VLAN.

организация взаимодействия между VLAN

Находящиеся в разных VLAN компьютеры не могут непосредственно взаимодействовать друг с другом. Для организации такого взаимодействия необходимо использовать маршрутизатор. Раньше для этого использовались обычные маршрутизаторы. Причем требовалось, чтобы маршрутизатор имел столько физических сетевых интерфейсов, сколько имеется VLAN. Помимо этого, на коммутаторах приходилось выделять по одному порту из каждой VLAN для подключения маршрутизатора. Учитывая дороговизну портов маршрутизатора, стоимость такого решения была очень высокой. Кроме того, обычный маршрутизатор вносил существенную задержку в передачу данных между VLAN. Сегодня для передачи данных между VLAN используют маршрутизирующие коммутаторы, которые имеют невысокую цену за порт и осуществляют аппаратную маршрутизацию трафика со скоростью работы канала связи. Маршрутизирующие коммутаторы также соответствуют стандарту IEEE 802.1Q, и для организации взаимодействия между распределенными VLAN им необходимо использовать всего по одному порту для подключения каждого из коммутаторов рабочих групп, осуществляющих подключение к сети устройств, соответствующих разным VLAN. Иными словами, через один порт современного маршрутизирующего коммутатора может происходить обмен информацией между устройствами из разных VLAN.

использование общих сетевых ресурсов компьютерами разных VLAN

Очень интересной является возможность организации доступа к общим сетевым ресурсам (сетевым серверам, принтерам и т.д.) компьютерам, относящимся к разным VLAN. Преимущества такой возможности очевидны. Во-первых, нет необходимости приобретать маршрутизатор или маршрутизирующий коммутатор, если не требуется организовать прямой обмен данными между компьютерами из разных VLAN. Обеспечить взаимодействие между компьютерами разных VLAN можно через сетевой сервер, доступ к которому имеют все или несколько VLAN. Во-вторых, сохраняя все преимущества использования VLAN, можно не приобретать серверы для каждой VLAN в отдельности, а использовать общие.

Самый простой способ дать доступ к одному серверу пользователям из разных VLAN - это установить в сервер несколько сетевых адаптеров и подключить каждый из этих адаптеров к портам коммутатора, принадлежащим разным VLAN. Однако такой подход имеет ограничение по количеству VLAN (в сервер нельзя установить много сетевых адаптеров), предъявляет строгие требования к компонентам сервера (драйверы сетевых адаптеров требуют увеличения количества ОЗУ, создается большая нагрузка на ЦПУ и шину ввода-вывода сервера и т.д.) и не способствует экономии денежных средств (использование нескольких сетевых адаптеров и дополнительных портов коммутатора).

С появлением стандарта IEEE 802.1Q стало возможным через один порт коммутатора передавать информацию, относящуюся ко всем или нескольким VLAN. Как уже упоминалось выше, для этого в передаваемый по сети кадр коммутатор (или другое устройство, поддерживающее 802.1Q) добавляет поле, однозначно определяющее принадлежность кадра к определенной VLAN. К такому порту как раз можно подключить всего одной линией связи общий для всех VLAN сервер. Единственное условие при этом - сетевой адаптер сервера должен поддерживать стандарт 802.1Q, чтобы сервер мог знать, из какой VLAN пришел запрос и, соответственно, куда направить ответ. Так реализуется разделение сервера между VLAN в управляемых коммутаторах уровня отдела и рабочей группы у 3Com, Hewlett-Packard и Cisco Systems.

заключение

Как видите, VLAN являются мощным средством организации сети, способным решить проблемы администрирования, безопасности передачи данных, разграничения доступа к информационным ресурсам и значительно увеличить эффективность использования полосы пропускания сети.

Олег Подуков, начальник технического отдела Компании «КОМПЛИТ»

Организация виртуальных локальных сетей VLAN абстрагирует идею физической сети (LAN), предоставляя возможность подключения виртуальной частной сети к линии передачи данных для каждой подсети в отдельности. Один или несколько сетевых vlan коммутаторов могут поддерживать несколько независимых виртуальных сетей. Тем самым давая возможность создавать различные реализации подсетей уровня передачи данных. Часто сегментирование сетей связано с необходимостью ограничения широковещательного домена. Обычно домен обслуживает один или нескольких коммутаторов Ethernet для средних и крупных сетей.

Сети VLAN упрощают сетевым администраторам задачу разбивки единой коммутируемой сети на логические сегменты в соответствии с функционалом и требованиями безопасности работы корпоративных систем. При этом нет необходимости в прокладке и перекоммутации новых кабелей или существенных изменениях в текущей сетевой инфраструктуре. Весь процесс организации новой схемы работы происходит на логическом уровне - на уровне настройки сетевого оборудования. Порты (интерфейсы) на коммутаторах могут быть назначены одной или нескольким виртуальным сетям. Что позволяет разделить систему на логические группы. На основе того, каким подразделениям принадлежит тот или иной сервис или ресурс, устанавливаются правила, согласно которым системам в отдельных группах разрешено связываться друг с другом. Конфигурация групп может варьироваться от простой идеи - компьютеры в одной виртуальной сети могут видеть принтер в этом сегменте, но компьютеры за пределами сегмента не могут, - до относительно сложных моделей. Например, компьютеры в отделах розничного банковского обслуживания не могут взаимодействовать с компьютерами в торговых отделах.

Каждый логический сегмент виртуальной сети обеспечивает доступ к линии передачи данных всем хостам, подключенным к портам коммутатора, настроенным с тем же идентификатором сети. Тег VLAN – это 12-разрядное поле в заголовке Ethernet кадра, которое обеспечивает поддержку до 4096 VLAN для каждого домена коммутации. Маркировка VLAN стандартизована в IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике) 802.1Q и часто называется Dot1Q.

Маршрутизатор служит для объединения физических локальных сетей

До момента появления виртуальных частных сетей мы должны были сегментировать локальную сеть LAN на основе физических коммутаторов.

Чем больше сегментов вам необходимо организовать, тем больше коммутаторов вам необходимо закупить. Маршрутизатор используется для пересылки трафика между локальными сетями.

Ситуация становится более сложной, если у вас есть 2 отдельных офиса. И если сеть настроена согласно схеме выше, то вам потребуется не один, а два отдельных кабеля между офисами. В зависимости от удаленности локаций прокладка данных трасс может вылиться в серьезные затраты. А теперь представьте, что у вас 3 и более офисов, а отделов в компании, например, 5. Получается, что необходимо прокладывать 15 кабельных трасс - бизнес на такое не пойдет.

Нам необходимо решение, которое помогло бы устранить проблему выше. Мы больше не можем полагаться на физическую сегментацию, поскольку она не является гибкой, более дорогой и делает вашу жизнь сложнее.Решение называется Virtual LAN – VLAN.

Благодаря использованию виртуальных частных сетей VLAN у нас появляется больше возможностей для сегментации сети на основе портов или даже на основе MAC-адреса или протоколов.

Что же такое виртуальные частные сети VLAN и как они работают?

Концепции работы VLAN сетей уходит своими корнями к началу эпохи телекоммуникаций. Когда на коммутаторе настроены сегменту (VLAN10 и VLAN20), мы вставляем VLAN тег непосредственно перед отправкой кадра на магистральную линию (VLAN trunk). Этот тег указывает, к какому сегменту виртуальной сети принадлежит каждый frame. Поэтому, когда кадр прибывает на целевой Ethernet коммутатор, то он знает, в какой vlan он должен переслать сообщение.

Как работает Транк (trunk) соединение?

В исходящих кадрах на 2 уровне сетевой модели OSI при пересылке через trunk порт происходит модификация заголовка
Коммутатор добавляет VLAN тег 802.1Q между полями Source MAC и EtherType

Обратите внимание, что все эти процессы происходят на 2 уровне модели OSI (уровень передачи данных). Сетевой уровень в данном случае не задействован.

Как происходит обмен трафиком между различными VLAN?

Вопрос аналогичен тому: как передается трафик внутри локальной сети Ethernet? Разделенные сегменты локальной сети 2 уровня (LAN) не могут передавать друг другу данные, если они не связаны с маршрутизатором. Маршрутизатор отвечает за перенаправление кадров в другие сегменты. Поскольку router является устройством 3 уровня, как следствие, все устройства должны использовать заголовок 3 уровня, например IP-адрес.

Все зависит от возможностей маршрутизатора. Если маршрутизатор не поддерживает VLAN, тогда нам нужны порты доступа, которые подключаются к его интерфейсам.

Маршрутизатор не поддерживает режим trunk и VLAN-тегирование

1 VLAN = 1 сегмент сети = 1 широковещательный домен
Нам необходим маршрутизатор для пересылки пакетов между VLAN сегментами
IP адрес маршрутизатора становится шлюзом по-умолчанию

Если маршрутизатор поддерживает VLAN, тогда мы можем подключить его к сети, используя один порт. Роутер обрабатывает входящие теги виртуальных сетей и добавляет теги VLAN в исходящий поток данных.

Маршрутизатор поддерживает транки и VLAN тегирование

Маршрутизация VLAN трафика происходит с использование 1 порта
Необходимо назначить IP адрес на VLAN интерфейсе роутера

зачем это нужно

Использование VLAN дает три основных преимущества. Это значительно более эффективное использование пропускной способности , чем в традиционных ЛВС, повышенный уровень защиты передаваемой информации от несанкционированного доступа и упрощение сетевого администрирования.

способы организации VLAN

Ведущие производители коммутаторов уровня отдела и рабочей группы используют в своих устройствах, как правило, один из трех способов организации VLAN: на базе портов, МАС-адресов или протоколов третьего уровня. Каждый из этих способов соответствует одному из трех нижних уровней модели взаимодействия OSI: физическому, канальному и сетевому соответственно. Существует четвертый способ организации VLAN - на основе правил. В настоящее время он используется редко, хотя обеспечивает большую гибкость при организации VLAN, и, возможно, будет широко использоваться в устройствах ближайшего будущего. Давайте вкратце рассмотрим каждый из перечисленных выше способов организации VLAN, их достоинства и недостатки.

построение распределенных VLAN

организация взаимодействия между VLAN

использование общих сетевых ресурсов компьютерами разных VLAN

заключение

Олег Подуков, начальник технического отдела Компании «КОМПЛИТ»

Представим такую ситуацию. У нас есть офис небольшой компании, имеющей в своем арсенале 100 компьютеров и 5 серверов. Вместе с тем, в этой компании работают различные категории сотрудников: менеджеры, бухгалтеры, кадровики, технические специалисты, администраторы. Необходимо, чтобы каждый из отделов работал в своей подсети. Каким образом разграничить трафик этой сети? Вообще есть два таких способа: первый способ - разбить пул IP-адресов на подести и выделить для каждого отдела свою подсеть, второй способ - использование VLAN.

VLAN (Virtual Local Area Network) - группа узлов сети, трафик которой, в том числе и широковещательный, на канальном уровне полностью изолирован от трафика других узлов сети. В современных сетях VLAN - главный механизм для создания логической топологии сети, не зависящей от ее физической топологии.

Технология VLAN определена в документе IEEE 802.1q - открытый стандарт, который описывает процедуру тегирования для передачи информации о принадлежности к VLAN. 802.1q помещает внутрь ethernet фрейма тег, который передает информацию о принадлежности трафика к VLAN.

Рассмотрим поля VLAN TAG:

TPID (Tag Protocol Identifier) - идентификатор протокола тегирования. Указывает какой протокол используется для тегирования. Для 802.1Q используется значение 0x8100.
Priority - приоритет. Используется для задания приоритета передаваемого трафика (QoS).
CFI (Canoncial Format Indicator) - указывает на формат MAC-адреса (Ethernet или Token Ring).
VID (Vlan Indentifier) - идентификатор VLAN. Указывает какому VLAN принадлежит фрейм. Можно задавать число от 0 до 4094.

Компьютер при отправке фреймов ничего не знает в каком VLAN он находится - этим занимается коммутатор. Коммутатор знает к какому порту подключен компьютер и на основании этого определит в каком VLAN этот компьютер находится.

У коммутатора есть два вида портов:

Тегированный порт (tagged, trunk) - порт, через который можно передавать или получать трафик нескольких VLAN-групп. При передаче через тегированный порт, к кадру добавляется метка VLAN. Используется для подключения к коммутаторам, маршрутизаторам (то есть тем устройствам, которые распознают метки VLAN).
Нетегированный порт (untagged, access) - порт, через который передаются нетегированные кадры. Используется для подключения к конечным узлам (компьютерам, серверам). Каждый нетегированный порт находится в определенном VLAN. При передаче трафика с данного порта, метка VLAN удаляется и до компьютера (который не распознает VLAN) идет уже нетегированный трафик. В обратном случае, при приеме трафика на нетегированный порт к нему добавляется метка VLAN.

Настройка VLAN на управляемом коммутаторе Dlink DES-3528

Серия коммутаторов DES-3528/3552 xStack включает в себя стекируемые коммутаторы L2+ уровня доступа, обеспечивающие безопасное подключение конечных пользователей к сети крупных предприятий и предприятий малого и среднего бизнеса (SMB). Коммутаторы обеспечивают физическое стекирование, статическую маршрутизацию, поддержку многоадресных групп и расширенные функции безопасности. Все это делает данное устройство идеальным решением уровня доступа. Коммутатор легко интегрируется с коммутаторами уровня ядра L3 для формирования многоуровневой сетевой структуры с высокоскоростной магистралью и централизованными серверами. Коммутаторы серии DES-3528/3552 снабжены 24 или 48 портами Ethernet 10/100Мбит/с и поддерживают до 4-х uplink-портов Gigabit Ethernet.

Рассмотрим принципы настройки VLAN на управляемых коммутаторах Dlink. В ходе работы изучим способы создания, удаления, изменения VLAN, добавления различных видов портов (тегированных и нетегированных).

Подключение к коммутатору производится через консольный порт с помощью программы HyperTerminal.

С помощью команды show vlan посмотрим информацию о существующих VLAN.

На рисунке выше видно, что изначально на коммутаторе создан только один VLAN по умолчанию с именем default. Команда show vlan выводит следующие поля:

VID – идентификатор VLAN
VLAN Type – тип VLAN
Member Ports – задействованные порты
Static Ports – статические порты
Current Tagged Ports – текущие тегированные порты
Current Untagged Ports – текущие нетегированные порты
Static Tagged Ports – статические тегированные порты
Static Untagged Ports – статические нетегированные порты
Total Entries – всего записей
VLAN Name – имя VLAN
Advertisement – статус

Создадим новый VLAN, в котором в качестве имени используются инициалы AA, а в качестве идентификатора – номер 22. Для этого воспользуемся командой create vlan.

В новый VLAN пока не входит ни одного порта. С помощью config vlan изменим VLAN AA так, чтобы в нем появились тегированные порты 10, 14-17 и нетегированные порты 2-5.

Командой show vlan выведем информацию о созданных VLAN.

В начале истории Ethernet, локальные сети ограничивались одним доменном коллизий. При появлении мостов с двумя и более портами, стало возможным сегментировать большую сеть на меньшие домены коллизий, значительно улучшив производительность сети. Однако это не уменьшало перегрузок сети, вызванных внезапным широковещательным штормом. Широковещательный трафик свободно перемещался через Ethernet-мосты.

C появлением Ethernet-маршрутизаторов, пользователей сети стали группировать в рабочие группы с общим доменном коллизий. Это не только улучшило эффективность сети внутри каждой группы, но и уменьшило перегрузки общей сети , вызванное внезапным широковещательным штормом. Однако разделение общей сети маршрутизаторами на рабочие группы вызвало другие проблемы. Связь между рабочими группами стала возможно только через маршрутизаторы уровня 3. Это замедлило доступ к глобальным серверам компании.

С появлением технологии коммутируемого VLAN Ethernet стало возможно логического сегментирования сети на множество широковещательных доменов, улучшающее производительность сети и уменьшающее широковещательный трафик, без замедления доступа к глобальным серверам компании.

Коммутируеммый VLAN Ethernet

С появление коммутируемого Ethernet потребность его на рынке все возрастала и возрастала. На протяжении нескольких лет число коммутируемых портов в корпоративных сетях постоянно возрастало. При этом каждый коммутируемый порт был разделен все меньшим и меньшим числом пользователе сети, и даже достиг одиночного подключения каждого пользователя сети к коммутируемым портам. Этот тип сетевой инфраструктуры лучше всего пригоден для развертывания Виртуальных Локальных Сетей (VLAN).

Виртуальные сети могут быть определенны как группы пользователей отнесенные к определенным отделам или выполняющие общие функции, без ограничения физическим местонахождением пользователей и даже без ограничения использования разных сетевых устройств (коммутаторов), к которым они подключены физически.

Вышенаписанное предложение как бы определяет граници Виртуальной локальной сети (VLAN). Чаще Виртуальную локальную сеть воспринимают как общий домен широковещания. Технология VLAN делит большой домен широковещания на меньшие домены широковещания, ограничивая широковещательный трафик в пределах одной группы пользователей.

Порт ориентированная ВЛС

Этот тип виртуальных локальных сетей (ВЛС) определяет членство каждой ВЛС на основе номера подключенного порта. Смотрите следующий пример порт ориентированной ВЛС.

Пример 1. Порты 3,6,8 и 9 принадлежат к VLAN1 а порты 1,2,4,5 и 7 принадлежат к VLAN2

Таблица 1. Членство в каждой ВЛС определяется номером порта

PORT	1	2	3	4	5	6	7	8	9
VLAN 1			x			x		x	x
VLAN 2	x	x		x	x		x

На рисунке 1 покзан пример реализации порт ориентированной ВЛС (на основе коммутатора SXP1224WM и двухскоростного концентратора DX2216 фирмы Compex).

Рис. 1.

В этом примере два концентратора DX2216 подключены к отдельным портам коммутатора SXP1224WM. Так как порт ориентированная ВЛС определяет членство VLAN на основе номера порта, то все рабочие станции подключенные к портам концентратора (DX2216) принадлежат к одной VLAN. В нашем случае, рабочие станции подключенные через концентратор DX2216 к 1 порту коммутатора принадлежат VLAN2, а рабочие станции подключенные через концентратор DX2216 к 3 порту коммутатора принадлежат к VLAN1. Так как эти автоматизированные рабочие места связаны через концентратор DX2216, они должны быть физически размещены не далеко друг от друга. С другой стороны, есть 7 рабочих мест станций, подключенных непосредственно к портам коммутатора (Private Port Switching). Рабочие места подключены к портам 6,8 и 9 коммутатора SXP1224WM физически отдалены от других станций (подключенных через концетратор), тем не менее, все они принадлежат VLAN2.

Для одного коммутатора SXP1224WM максимальное число пользователей с непосредственным (не разделяемым) подключением к коммутируемому порту - 24, по числу портов у этого коммутатора. Как же VLAN может быть реализована, если использован больше чем один коммутатор типа SXP1224WM и пользователи одной VLAN подключены к разным коммутаторам?
На рисунке 2 показан пример подключения пользователей VLAN через несколько коммутаторов.

Рис.2.

VLAN членство для этого примера показываются в таблице 2 и 3.

Таблица 2. VLAN членство SXP1224WM *1

PORT	2	3	4	5	6	7	8	9	10
VLAN	x	x		x	x				x
VLAN			x			x	x	x

Таблица 3. VLAN членство SXP1224WM *2

PORT	2	3	4	5	6	7	8
VLAN			x		x	x
VLAN	x	x		x			x

В этом примере на обоих коммутаторах определенны две общие виртуальные подсети (VLAN). VLAN1 в коммутаторе #1 и VLAN1 в коммутаторе #2 есть та же самая общая VLAN, для которой должен быть определен общий порт. В этом случае, порт 6 на коммутаторе #1 и порт 7 на коммутаторе #2 члены VLAN1 и эти порты (порт 6 коммутатора #1 и порт 7 коммутатора #2) связаны вместе. Принимая во внимание, что порт 7 коммутатора #1 и порт 8 коммутатора #2 члены VLAN2, они связаны тоже вместе.

ВЛС с маркированными кадрами (IEEE 802.1Q)

Данный тип VLAN использует второй уровень сетевой модели . В каждый кадр вставляется тег ID идентифицирующий их членство в определенной VLAN. Эту технологию используют что бы создать виртуальные сети (VLAN) охватывающие множество коммутаторов. На рисунке 3 показан пример такой ВЛС.

Рис. 3.

Теги ID в такой ВЛС могут быть добавлены явно или неявно. Если в сети есть сетевые карты с поддержкой IEEE 802.1Q, и на этих картах включены соответствующие опции, то исходящие кадры Ethernet от этих карт будут содержать теги VLAN идентификации. Данные теги идентификации VLAN добавлены явно. Коммутаторы поддерживающие IEEE 802.1Q идентифицируют членство в VLAN проверяя теги ID в кадрах Ethernet.

Если сетевые адаптеры (подключенные к этой сети) не поддерживают протокол IEEE 802.1Q, то добавление тегов VLAN может быть все же выполнено на основе группировки по портам. Предположим, что порты 1-3 сгруппированы в некоторую VLAN. Коммутатотор с поддержкой IEEE 802.1Q будет добавлять тег ID к входящим на этот порт кадрам Ethernet с соответствующим ID VLAN. Но эти теги будут удаленны коммутатором из исходящих кадров.

Если идентификация VLAN тегами протокола 802.1Q была осуществленна обоими спосабами - явно и неявно, входящие кадры к портам коммутатора могут состоять из обоих (с тегами и без) типов кадров. В этой ситуации к неотмеченным входящим кадрам будут добавляться теги ID VLAN описанные методом группировки по портам. В то время как маркированные кадры уже поддерживают членство VLAN определенное явно. Например, если порт 5 был сгруппирован неявно под VLAN1, входящик к порту 5 кадры с отметками ID сети VLAN 2 сохроняют их членство в VLAN2 даже при том что порт 5 был сгруппирован под VLAN1.

ВЛС на основе протоколов высокого уровня

Протокол-основанные VLAN реализованы на 3 уровне сетевой модели, группируя рабочие станции с определенным транспортным протоколом под определенную VLAN. Например, если сеть состоит из компьютеров Apple и рабочих станций Unix, соответственно используя протоколы AppleTalk и TCP/IP, компьютеры Apple могут сгруппированы в одну VLAN в то время как станции Unix в другую. Протокол-основанный VLAN проверяет в пакетах информацию протоколов 3 уровня и позволяет пакетам с определенным транспортным протоколом (AppleTalk или TCP/IP) участвовать в соответствующем домене широковещания. На рисунке 4 показан пример реализации такой ВЛС.

Рис. 4

Преимущества VLAN

Виртуальные Рабочие группы

Главная функция виртуальных сетей это создание виртуальных рабочих групп, основанных на общих функциях пользователей и общих ресурсах, в доступе к которым они нуждаются. Например, предприятие состоит из множества департаментов - учета, снабжения, маркетинга, продаж и т.д.. Пользователям каждого департамента необходим доступ к определенным своим ресурсам. При помощи реализации VLAN пользователи каждого департамента могут быть логически описаны и сгруппированы в различные рабочие группы с различными доступными ресурсами сети.

Повышение производительности сети

Поскольку мы договорились, что ВЛС подобна домену широковещания, и что виртуальные локальные сети соответствуют реальным доменнам широковещания в сетях с несколькими VLAN. Предположим имеется сеть с 1000 автоматизированных рабочих мест расположенных в одном домене широковещания. Каждая рабочая станция в этой сети принимает широковещательный трафик, генерируемый другими рабочими станциями. При использовании VLAN технологии эта большая сеть с большим широковещательным трафиком сегментируется на множество широковещательных доменов с несколькими рабочими станциями на один широковешательный домен. Следовательно частота (плотность) широковещания будет уменьшена. Производительность каждой подсети возрастает, потому что все сетевые устройства сети меньше отвлекается от передачи реальных данных при приеме широковещательного трафика.

Рис. 5

Разрушение традиционных концепций границ сети

В прошлом, рабочиее станции в той же самой рабочей группе или отделе обычно физически располагались в одном и том же месте. При использовании технологии VLAN, пользователи сети одной рабочей группы или отдела меньше ограничены их физическим местонахождением. Эта свобода зависит от возможностей применяемых Ethernet коммутаторов. В случае применения VLAN, пользователи сети одной рабочей группы или отдела могут находится на разных этажах и даже в разных зданиях и при этом относиться к одной виртуальной сети, как это показано на рисунке 6.

Рис. 6

На рисунке 6 показана сеть расположенная на двух различных этажах здания. На втором этаже все 5 рабочих мест подключены напрямую к Ethernet-коммутатору (private port switching). Заметьте, что 3 рабочих места на 1 этаже подключены к двухскоростному концентратору DX2216, а два других рабочих места подключены напрямую к потртам коммутатора, также как на 2 этаже. Коммутируемй потрт, через который каскадируется концетратор DX2216 определен к VLAN2, следовательно все три компьютера подключенные к DS2216 относятся к VLAN2. Рабочие станции подключенные к двухскоростному концетратору DX2216 должны физически близко располагаться друг к другу и принадлежать одной рабочей группе или отделу. С другой стороны, рабочие места подключенные к одному и тому же коммутатору с поддержкой VLAN не обязательно должны принадлежать одной рабочей группе или отделу. А рабочие станции подключенные к различным коммутаторам, не связанные физическим расположением могут принадлежать одной рабочей группе или департаменту и учавствовать в одном домене широковещания.

Безопасность и разделение доступа к сетевым ресурсам

Многие управляемые коммутаторы (например SXP1216/24WM и SGX3224/PLUS фирмы Compex) позволяют одному коммутируемому порту иметь членство в нескольких VLAN. Например, Порт 5 коммутатора может одновременно принадлежать VLAN1, VLAN2 и VLAN3, и участвовать в широковещании всех трех виртуальных сетей. Благодаря этой возможности сервер подключенный к порту 5 может предоставлять доступ рабочим станциям во всех трех сетях. С другой стороны, доступ к серверам одного отдела, подключенных к портам с членством в одной VLAN возможен только в пределах соответствующей VLAN.

Рис. 7

Уменьшение затрат при перемещения персонала

Положим есть потребность перемещения рабочих мест персонала из различных отделов в пределах компании, или изменения физического местоположения конкретного отдела. При применении тегового VLAN (IEEE 802.1Q) с прямым подключением к коммутируемым портам, стоимость перемещения включает только физическое перемещение рабочих мест персонала, потому что индентификоторы ID членства VLAN будут перенесены вместе с рабочими станциями сети. Нет никакой потребности в реконструкции соединений на существующих коммутаторах Ethernet.

Заключение

Даже при том, что для организации виртуальных локальных сетей существуют утвержденные стандарты, тем не менее способы построения ВЛС и способы назначения членства в ВЛС зависит от характеристик оборудования предоставляемого различными вендорами. Например, ВЛС могут создаваться путем группирования членства по номерам портов коммутаторов. А при обработке содержимого кадров Ethernet возможно группировать членство на основе таблицы MAC адресов или по содержимому специального тега ID кадра Ethernet.

Если вам требуется или вы решили самостоятельно подключить роутер/модем от компании «Ростелеком» , если вам нужно подключить IPTV или услуги цифровой телефонии, то вы должны знать, что такое VLAN ID и как его найти.

VLAN ID - это идентификационный 12-битный набор цифр, благодаря которому можно создавать многоуровневые виртуальные сети, обходя любые физические препятствия, как, например, географическое положение, передавать определённую информацию на нужные девайсы. Технология «ВиЛан» присутствует в устройствах, которые и обеспечивают создание одной общей сети. Если говорить простым языком, «ВиЛан» ID - это адрес, на который специальные устройства, распознающие его (коммутаторы), отправляют пакеты данных.

Технология довольно удобная, имеет свои как преимущества, так и недостатки, используется компанией «Ростелеком» для передачи данных: например, для цифрового телевидения (IPTV). То есть, если вы самостоятельно решили подключиться или настроить IPTV, то вам необходимо знать идентификатор. Как можно догадаться, российская компания использует эти специальные наборы цифр для того, чтобы люди по общему «адресу» могли использовать свои модемы/роутеры для просмотра IPTV. То есть, этот «маяк» позволяет получать одинаковую информацию разным людям.

Делается это не только для удобства и обхода физических границ. Идентификатор позволяет обезопасить доступ к различным виртуальным сетям. К примеру, отделить гостевые соединения от подключений предприятия или в случае с IPTV предоставить доступ только определённым пользователям.

Тегирующий трафик

Существуют тегированные и нетегированные порты. Это значит, что есть порты использующие теги, а есть не использующие. Нетегированный порт может передавать только личный VLAN, тегированный - может принимать и отдавать трафик из различных «маяков».

Теги «прикрепляются» к трафику для того, чтобы сетевые коммутаторы могли опознавать его и принимать. Теги применяются и компанией «Ростелеком» .

Самое интересное, что позволяют теги - компьютеры могут быть подключены к одному коммутатору (свитчу), получать сигнал Wi-Fi с одной точки. Но при этом они не будут видеть друг друга и получать не одинаковые данные, если принадлежат к разным «маячкам». Это благодаря тому, что для одного «ВиЛан» используются определённые теги, а другой может быть, вообще, нетегирующим и не пропускать этот трафик.

Включить эту функцию

Включить этот идентификатор нужно для того, чтобы устройства, принимающие информацию, могли её видеть. В противном случае вся зашифрованная информация не будет видна.

Таким образом, стоит активировать VLAN для каждой конкретной услуги. Если он уже активирован, и делали это не вы, всё равно стоит знать свой «адрес».

Как узнать свой ID?

Если идентификатора у вас нет, а вам очень надо найти его как можно быстрее, то спросить можно у соседей по дому. Другой вариант - оставить заявку, позвонив на горячую линию «Ростелеком». После вашу заявку отправят в техническую поддержку региона, где известны ID-адреса вашего населённого пункта.

Итак, теперь вы знаете, по какому принципу работает IPTV от Ростелекома. Также вам известно, для чего применяются теги, как узнать свой VLAN, и какую роль он играет.

VLANs - это виртуальные сети, которые существуют на втором уровне модели OSI . То есть, VLAN можно настроить на коммутаторе второго уровня. Если смотреть на VLAN, абстрагируясь от понятия «виртуальные сети», то можно сказать, что VLAN - это просто метка в кадре, который передается по сети. Метка содержит номер VLAN (его называют VLAN ID или VID), - на который отводится 12 бит, то есть, вилан может нумероваться от 0 до 4095. Первый и последний номера зарезервированы, их использовать нельзя. Обычно, рабочие станции о VLAN ничего не знают (если не конфигурировать VLAN на карточках специально). О них думают коммутаторы. На портах коммутаторов указывается в каком VLAN они находятся. В зависимости от этого весь трафик, который выходит через порт помечается меткой, то есть VLAN. Таким образом каждый порт имеет PVID (port vlan identifier ).Этот трафик может в дальнейшем проходить через другие порты коммутатора(ов), которые находятся в этом VLAN и не пройдут через все остальные порты. В итоге, создается изолированная среда (подсеть), которая без дополнительного устройства (маршрутизатора) не может взаимодействовать с другими подсетями.

Зачем нужны виланы?

Возможность построения сети, логическая структура которой не зависит от физической. То есть, топология сети на канальном уровне строится независимо от географического расположения составляющих компонентов сети.
Возможность разбиения одного широковещательного домена на несколько широковещательных доменов. То есть, широковещательный трафик одного домена не проходит в другой домен и наоборот. При этом уменьшается нагрузка на сетевые устройства.
Возможность обезопасить сеть от несанкционированного доступа. То есть, на канальном уровне кадры с других виланов будут отсекаться портом коммутатора независимо от того, с каким исходным IP-адресом инкапсулирован пакет в данный кадр.
Возможность применять политики на группу устройств, которые находятся в одном вилане.
Возможность использовать виртуальные интерфейсы для маршрутизации.

Примеры использования VLAN

Объединение в единую сеть компьютеров, подключенных к разным коммутаторам . Допустим, у вас есть компьютеры, которые подключены к разным свитчам, но их нужно объединить в одну сеть. Одни компьютеры мы объединим в виртуальную локальную сетьVLAN 1 , а другие - в сеть VLAN 2 . Благодаря функции VLAN компьютеры в каждой виртуальной сети будут работать, словно подключены к одному и тому же свитчу. Компьютеры из разных виртуальных сетей VLAN 1 и VLAN 2 будут невидимы друг для друга.

Разделение в разные подсети компьютеров, подключенных к одному коммутатору. На рисунке компьютеры физически подключены к одному свитчу, но разделены в разные виртуальные сети VLAN 1 и VLAN 2 . Компьютеры из разных виртуальных подсетей будут невидимы друг для друга.

Разделение гостевой Wi-Fi сети и Wi-Fi сети предприятия. На рисунке к роутеру подключена физически одна Wi-Fi точка доступа. На точке созданы две виртуальные Wi-Fi точки с названиями HotSpot и Office . К HotSpot будут подключаться по Wi-Fi гостевые ноутбуки для доступа к интернету, а к Office - ноутбуки предприятия. В целях безопасности необходимо, чтобы гостевые ноутбуки не имели доступ к сети предприятия. Для этого компьютеры предприятия и виртуальная Wi-Fi точка Office объединены в виртуальную локальную сеть VLAN 1 , а гостевые ноутбуки будут находиться в виртуальной сети VLAN 2 . Гостевые ноутбуки из сети VLAN 2 не будут иметь доступ к сети предприятия VLAN 1 .

Достоинства использования VLAN

Гибкое разделение устройств на группы
Как правило, одному VLAN соответствует одна подсеть. Компьютеры, находящиеся в разных VLAN, будут изолированы друг от друга. Также можно объединить в одну виртуальную сеть компьютеры, подключенные к разным коммутаторам.
Уменьшение широковещательного трафика в сети
Каждый VLAN представляет отдельный широковещательный домен. Широковещательный трафик не будет транслироваться между разными VLAN. Если на разных коммутаторах настроить один и тот же VLAN, то порты разных коммутаторов будут образовывать один широковещательный домен.
Увеличение безопасности и управляемости сети
В сети, разбитой на виртуальные подсети, удобно применять политики и правила безопасности для каждого VLAN. Политика будет применена к целой подсети, а не к отдельному устройству.
Уменьшение количества оборудования и сетевого кабеля
Для создания новой виртуальной локальной сети не требуется покупка коммутатора и прокладка сетевого кабеля. Однако вы должны использовать более дорогие управляемые коммутаторы с поддержкой VLAN.

Тэгированные и нетэгированные порты

Когда порт должен уметь принимать или отдавать трафик из разных VLAN, то он должен находиться в тэгированном или транковом состоянии. Понятия транкового порта и тэгированного порта одинаковые. Транковый или тэгированный порт может передавать как отдельно указанные VLAN, так и все VLAN по умолчанию, если не указано другое. Если порт нетэгирован, то он может передавать только один VLAN (родной). Если на порту не указано в каком он VLAN, то подразумевается, что он в нетэгированном состоянии в первом VLAN (VID 1).

Разное оборудование настраивается по-разному в данном случае. Для одного оборудования нужно на физическом интерфейсе указать в каком состоянии находится этот интерфейс, а на другом в определенном VLAN необходимо указать какой порт как позиционируется - с тэгом или без тэга. И если необходимо, чтобы этот порт пропускал через себя несколько VLAN, то в каждом из этих VLAN нужно прописать данный порт с тэгом. Например, в коммутаторах Enterasys Networks мы должны указать в каком VLAN находится определенный порт и добавить этот порт в egress list этого VLAN для того, чтобы трафик мог проходить через этот порт. Если мы хотим чтобы через наш порт проходил трафик еще одного VLAN, то мы добавляем этот порт в egress list еще и этого VLAN. На оборудовании HP (например, коммутаторах ProCurve ) мы в самом VLAN указываем какие порты могут пропускать трафик этого VLAN и добавляем состояние портов - тэгирован или нетегирован. Проще всего на оборудовании Cisco Systems . На таких коммутаторах мы просто указываем какие порты какими VLAN нетэгированы (находятся в режимеaccess ) и какие порты находятся в тэгированном состоянии (находятся в режиме trunk ).

Для настройки портов в режим trunk созданы специальные протоколы. Один из таких имеет стандарт IEEE 802.1Q. Это международный стандарт, который поддерживается всеми производителями и чаще всего используется для настройки виртуальных сетей. Кроме того, разные производители могут иметь свои протоколы передачи данных. Например, Cisco создала для свого оборудования протокол ISL (Inter Switch Lisk ).

Межвлановская маршрутизация

Что такое межвлановская маршрутизация? Это обычная маршрутизация подсетей. Разница только в том, что каждой подсети соответствует какой-то VLAN на втором уровне. Что это значит. Допустим у нас есть два VLAN: VID = 10 и VID = 20. На втором уровне эти VLAN осуществляют разбиение одной сети на две подсети. Хосты, которые находятся в этих подсетях не видят друг друга. То есть, трафик полностью изолирован. Для того, чтобы хосты могли взаимодействовать между собой, необходимо смаршрутизировать трафик этих VLAN. Для этого нам необходимо на третьем уровне каждому из VLAN присвоить интерфейс, то есть прикрепить к ним IP-адрес. Например, для VID = 10 IP address будет 10.0.10.1/24, а для VID = 20 IP address - 10.0.20.1/24. Эти адреса будет дальше выступать в роли шлюзов для выхода в другие подсети. Таким образом, мы можем трафик хостов с одного VLAN маршрутизировать в другой VLAN. Что дает нам маршрутизация VLAN по сравнению с простой маршрутизацией посетей без использования VLAN? А вот что:

Возможность стать членом другой подсети на стороне клиента заблокирована. То есть, если хост находится в определенном VLAN, то даже, если он поменяет себе адресацию с другой подсети, он всеравно останется в том VLAN, котором он был. Это значит, что он не получит доступа к другой подсети. А это в свою очередь обезопасит сеть от «плохих» клиентов.
Мы можем поместить в VLAN несколько физических интерфейсов коммутатора. То есть, у нас есть возможность на коммутаторе третьего уровня сразу настроить маршрутизацию, подключив к нему клиентов сети, без использования внешнего маршрутизатора. Либо мы можем использовать внешний маршрутизатор подключенный к коммутатору второго уровня, на котором настроены VLAN, и создать столько сабинтерфейсов на порте маршрутизатора, сколько всего VLAN он должен маршрутизировать.
Очень удобно между первым и третьим уровнями использовать второй уровень в виде VLAN. Удобно подсети помечать как VLAN с определенными интерфейсами. Удобно настроить один VLANн и поместить в него кучу портов коммутатора. И вообще, много чего удобно делать, когда есть VLAN.