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VLAN划分后,同一VLAN用户可以二层互通,不同VLAN用户则二层隔离,可有些场合不同VLAN用户又想互通,该怎么办?
由于VLAN是广播域,而广播域之间来往的数据包一般由路由器中继的。因此,VLAN间的通信通常要用到路由功能,这被称作“VLAN间路由”。VLAN间路由,可以使用普通的路由器,也可以使用三层交换机。
今天分别列举VLAN间通信的不同场景。
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01 VLAN间通信场景一
不同VLAN不同网段用户间的通信,用户通过三层交换机互联。
# 使用技术
# 基本原理:
要实现VLAN间互通,就要建立VLAN间路由,此场景用户直连在三层交换机上,只需直连路由即可。
而VLANIF接口是一个三层的逻辑接口,在其上配置IP地址为用户的网关地址后,它就在三层交换机上生成直连路由,同时,可作为用户的网关。
这样,发往各VLAN网段的报文,就可在路由表中分别找到其出接口--VLANIF接口,从而实现三层转发。
说明:
VLANIF 只生成直连路由,只能使得相邻设备互通。现网中用户间可能会跨多台三层交换机(如三层网络),
此时,除配置VLANIF外,还要借助静态路由或路由协议才能实现互通。
02 VLAN间通信场景二
不同VLAN不同网段用户间的通信,用户通过二层交换机互联,仅通过一台三层交换机实现VLAN间通信。
# 使用技术:子接口(又称单臂路由)
# 基本原理:
跟VLANIF一样,子接口也是三层逻辑接口。
在子接口上配置IP地址为用户的网关地址后,在三层交换机上同样形成直连路由,VLAN内的用户同样将网关指向对应的子接口(如图中VLAN2内用户的网关为Port1.1,VLAN3内用户的网关为Port2.1),进而实现三层通信。
说明:
通过子接口实现三层互通,虽然可减少物理接口占有量,不过由于发送的流量会争用物理主接口的带宽,网络繁忙时,会导致通信瓶颈哟。
03 VLAN间通信场景三
不同VLAN相同网段用户间的通信。
# 使用技术:Super VLAN(又称VLAN聚合)
如下图所示,因IP地址有限,不同VLAN用户共用一网段,但又需要互通以及访问外网。
# 基本原理:
通过定义Super-VLAN和Sub-VLAN, Super-VLAN只用来建立三层VLANIF接口,与网关对应,不包含物理接口;Sub-VLAN只包含物理接口,不建立三层VLANIF接口,用来隔离广播域,一个Super-VLAN可以包含一个或多个Sub-VLAN。
我们可以这样看,每一个普通VLAN都有一个三层逻辑接口和若干物理接口。
而Super VLAN把这两部分剥离开来:
Sub-VLAN只映射物理接口,负责保留各自独立的广播域;
而Super-VLAN负责实现所有Sub-VLAN共享同一个三层接口的需求,使不同Sub-VLAN内的主机可以共用同一个网关;
然后再通过建立Super-VLAN和Sub-VLAN间的映射关系,把三层逻辑接口和物理接口这两部分有机的结合起来,
从而在实现普通VLAN功能的同时,达到节省IP地址的目的。
说明:
Sub-VLAN内主机与外网间的通信,跟使用VLANIF通信原理类似,只不过多了一步查找Sub-VLAN与Super-VLAN的映射关系;
但Sub-VLAN间的通信,需要借助Proxy-ARP才能实现,这是为什么呢?
这是因为Sub-VLAN内的主机同属一个网关,彼此通信时只会做二层转发,而不会通过网关进行三层转发,但不同Sub-VLAN的主机在二层是相互隔离的,这就造成了Sub-VLAN间无法通信,需要借助Proxy-ARP才能实现。
上述组网中,VLAN间用户均是通过三层交换机实现三层互通,三层互通需要查找路由表,转发效率较低。
而二层转发效率高,那VLAN间能否实现二层互通呢?
答案是可以的哦,那就是通过VLAN Switch或VLAN Mapping实现。
04 VLAN间通信场景四
不同VLAN用户跨一台或多台交换机互联。
# 使用技术:VLAN Switch
# 基本原理:
预先在各交换节点(如图中的Switch)上建立一条静态转发路径(即VLAN Switch表,指定VLAN转换关系和出接口)。
这样,Switch根据VLAN Switch表将Port2上收到报文中的VLAN2转换为VLAN3,并从Port3发出;
将Port3上收到报文的VLAN3将转换为VLAN2,并从Port2发出,从而实现VLAN2和VLAN3间的二层互通。
说明:
VLAN Switch转发查的是VLAN Switch表,而不是MAC表,这就使得VLAN Switch转发效率较高。
但VLAN Switch是否就因此而可大量应用呢?
否,因为VLAN Switch需要在途经的每个交换节点都要为每个VLAN用户配置静态转发路径,这就限制了其使用范围,当有大量VLAN用户接入,或用户跨运营商网络时就不再适用。
05 VLAN间通信场景五
不同VLAN用户跨运营商网络互联。
# 使用技术:VLAN Mapping
# 基本原理:
预先在需要VLAN转换的两端设备(如图中SwitchA和SwitchB)配置VLAN映射关系,但不需像VLAN Switch那样指定出接口。
配置后,SwitchA接收到VLAN10~50报文后,根据VLAN映射表将报文中的VLAN转换为VLAN100,
根据MAC表查到VLAN100对应出接口Port2,VLAN100报文穿越运营商网络到达SwitchB的Port2接口时,找到其出接口Port1,
在从出接口发出前,将VLAN100转换为VLAN60~90,进而可通过分支2的接入交换机二层转发到目的主机。因为只需在VLAN转换的两端设备配置,运营商网络无需改变其配置,大大简化了配置。
说明:
VLAN Mapping虽然大大简化配置,但VLAN Mapping需要通过查MAC表转发,转发效率上较VLAN Switch低些,并且易引入广播风暴以及收到MAC攻击。
整理:老杨丨11年资深网络工程师,更多网工提升干货,请关注公众号:网络工程师俱乐部