Выполняю установку, настройку, сопровождение серверов. Для уточнения деталей используйте форму обратной связи
В статье будет рассказано малоизвестные файты работы с вланами на коммутаторе HP Procurve 3500yl.
1) Изменение количества доступных vlan’ов.
По умолчанию доступно 256 вланов. Максимально на этом устройстве можно задать 2048.
Посмотрим текущее количество vlan’ов:
Изменим на нужное количество:
sun(config)# max-vlans 2048
После этого получим такое сообщение:
Command will take effect after saving configuration and reboot.
Собственно так и сделаем: сохраним конфигурацию и перегрузимся:
sun# wr mem
sun# reload
2) Управляющий влан (management vlan)
Управляющий влан создан для повышения безопасности коммутатора. По умолчанию он не установлен. Если его установить, то только с этого влана можно будет получить доступ к коммутатору. Что бы посмотреть текущее состояние, выполним команду:
sun(config)#no management-vlan 100
3) Первичный vlan (primary vlan)
Первичный влан, это тег, которые получают нетегированные пакеты на тегированном порту (транке). По умолчанию это vlan1. Что бы посмотреть текущее состояние:
sun(config)# primary-vlan 101
4) Голосовые vlan’ы
Данный свитч позволяет отделить голосовой трафик от остального. Что бы создать голосовой влан, делаем так:
sun(config)# vlan 100 voice
Так же голосовой трафик по дефолту защищён от всякого рода штормов.
5) Приоритет vlan’ов.
Для каждого влана можно задать приоритет. Чем выше цифра, тем выше приоритет данного влана при передаче. Установим самый высокий приоритет:
Management vlan что это
Компьютерные сети могут быть сегментированы в локальные (LAN) и глобальные (WAN) сети. Сетевые устройства, такие как коммутаторы, концентраторы, мосты, рабочие станции и серверы, подключенные друг к другу в одной сети в определенном месте, обычно известны как локальные сети. LAN также считается широковещательным доменом.
VLAN позволяет нескольким сетям работать практически как одна локальная сеть. Одним из наиболее полезных элементов VLAN является то, что он устраняет задержку в сети, что экономит сетевые ресурсы и повышает эффективность сети. Кроме того, VLAN созданы для обеспечения сегментации и поддержки в таких вопросах, как безопасность, управление сетью и масштабируемость. Трафик также можно легко контролировать с помощью VLAN.
Иными словами, VLAN представляет собой логическую группу рабочих станций, серверов и сетевых устройств, которые, как представляется, находятся в одной и той же локальной сети, несмотря на их географическое распределение. VLAN позволяет сети компьютеров и пользователей взаимодействовать в имитируемой среде, как если бы они существовали в одной локальной сети и совместно использовали один широковещательный и многоадресный домен. VLAN реализованы для обеспечения масштабируемости, безопасности и удобства управления сетью и могут быстро адаптироваться к изменениям сетевых требований и перемещению рабочих станций и узлов сервера.
Коммутаторы более высокого уровня позволяют использовать функциональность и реализацию VLAN. Целью внедрения VLAN является повышение производительности сети или применение соответствующих функций безопасности.
Ключевыми преимуществами реализации VLAN являются:
Разрешение сетевым администраторам применять дополнительную безопасность для сетевой связи
Расширение и перемещение сети или сетевого устройства
Обеспечение гибкости, поскольку администраторы могут настраивать сеть в централизованной среде, в то время как устройства могут быть расположены в разных географических точках
Снижение латентности и нагрузки трафика в сети и сетевых устройствах, что обеспечивает повышенную производительность
У VLAN также есть некоторые недостатки и ограничения, перечисленные ниже:
Высокий риск возникновения вирусов, поскольку одна зараженная система может распространять вирус по всей логической сети
Ограничения оборудования в очень больших сетях, поскольку для управления рабочей нагрузкой могут потребоваться дополнительные маршрутизаторы
Более эффективен при контролировании задержки, чем WAN, но менее эффективен, чем LAN
Вам необходимо рассмотреть возможность использования VLAN в любой из следующих ситуаций:
У вас более 200 устройств в вашей локальной сети
У вас много широковещательного трафика в вашей локальной сети
Группы пользователей нуждаются в большей безопасности или замедляются слишком большим количеством передач
Группы пользователей должны находиться в одном широковещательном домене, потому что они работают с одними и теми же приложениями. Примером может служить компания, имеющая телефоны VoIP. Пользователи, использующие телефон, могут находиться в другой VLAN, а не вместе с обычными пользователями.
Или же вы можете просто разделить один коммутатор на несколько виртуальных коммутаторов.
Назначение VLAN
Чтобы справиться с этой проблемой разработали три основных решения для избежания перегрузки:
Использование маршрутизаторовдля сегментирования локальных сетей
Использование коммутаторов для сегментов LAN
Использование VLAN для сегментирования локальных сетей
Использование VLAN для сегментирования локальных сетей
По мере увеличения LAN скорость передачи данных стала быстрее, и пользователи стали более гибкими, маршрутизаторы в сети стали узким местом. Это потому что:
Примерно в то же время хабы стали менее популярными и в значительной степени были заменены коммутаторами L2. Это сделало всю концепцию области столкновения несколько исторической. В современных сетях «домен столкновения» в основном состоит из одного устройства, подключенного к порту коммутатора L2, или, возможно, ПК с чем-то вроде подключенного к нему IP-телефона.
Итак, макет LAN стал больше похож на:
Типы VLAN
Существуют различные типы VLAN. Тип сетевого трафика, который они несут, определяет конкретный тип VLAN:
При начальной загрузке коммутатора все порты коммутатора становятся членами VLAN по умолчанию, что делает их частью одного и того же широковещательного домена. Это позволяет любому сетевому устройству подключаться к любому порту коммутатора для связи с другими устройствами на других портах коммутатора.
В коммутаторах Cisco VLAN по умолчанию является VLAN 1. VLAN 1 имеет все функции любого VLAN, за исключением того, что вы не можете переименовать или удалить его.
Native VLAN назначается порту соединительной линии 802.1Q. Порт магистрали 802.1Q поддерживает трафик, поступающий из многих VLAN, а также трафик, который не поступает из VLAN. Порт магистрали 802.1Q помещает немаркированный трафик (трафик, который не поступает из VLAN) в собственный Native VLAN. Таким образом, собственный VLAN наблюдает и идентифицирует трафик, поступающий с каждого конца соединительной линии.
Голосовой VLAN настроен на перенос голосового трафика. Voice VLAN в основном получают приоритет передачи по сравнению с другими типами сетевого трафика. Коммуникация по сети не завершена без телефонных звонков. Больше вызовов производится по сети, чем передача сообщений другими формами. Отправка сообщений электронной почты и текстовых сообщений также являются формами взаимоотношений, но прослушивание реального голоса обеспечивает легитимность и уверенность.
Он используется среди сетевых администраторов для создания сети, поддерживающей VoIP с гарантированной полосой пропускания для обеспечения качества голоса и возможности маршрутизации вокруг перегруженных участков сети с минимальными задержками (150-180 миллисекунд).
Как работают виртуальные локальные сети (VLAN)
Магия работы виртуальных локальных сетей (VLAN) найдена в заголовках Ethernet. Когда коммутатор получает кадр Ethernet, в кадре либо уже есть тэг VLAN, либо коммутатор будет вставлять тег VLAN в заголовок Ethernet. Если кадр был получен от другого коммутатора, этот коммутатор уже вставил тег VLAN; в то время как кадры поступают от сетевых устройств, таких как компьютеры, в кадре не будет тега VLAN.
2-байтовый идентификатор протокола тегов (TPID), который будет установлен в значение 0x8100, чтобы обозначить, что этот кадр содержит информацию тега 802.1Q или 802.1p.
2-байтная информация управления тегами (TCI), которая состоит из следующего:
3-разрядная точка приоритета пользователя (PCP), которая устанавливает значение приоритета между 0 и 7, что может использоваться для доставки приоритетного трафика качества обслуживания (QoS).
1-разрядный индикатор канонического формата (CFI), который представляет собой бит совместимости между Ethernet и другими сетевыми структурами, например Token Ring. Для сетей Ethernet это значение также будет установлено на ноль.
12-битный идентификатор VLAN (VID), который идентифицирует VLAN, к которой относится фрейм.
Несчастливая ошибка может произойти при маркировке VLAN на фрейме. Максимальный размер Ethernet-кадра IEEE 802.3 составляет 1518 байт. Если часть полезной нагрузки или данных содержит полные 1500 байтов данных и дополнительный 4-байтовый заголовок в кадре, размер кадра будет равен 1522 байтам.
Чтобы справиться с этой ситуацией, IEEE выпустила новый стандарт для Ethernet в 1998 году (IEEE 802.3ac), который увеличил максимальный размер кадра Ethernet до 1,522 байта. Если у вас есть более старые коммутаторы, которые не поддерживают более крупный размер кадра IEEE 802.3ac, ваши коммутаторы могут отказаться от этих неподдерживаемых фреймов с уведомлением или могут сообщать о них как о кадрах слишком большого размера.
Преимущества сетей VLAN
При правильном внедрении VLAN будет выигрышным для вашего бизнеса благодаря простоте, большей безопасности и улучшенному опыту для ваших пользователей:
Упрощенное администрирование для сетевого менеджера: одна из лучших особенностей виртуализации заключается в том, что она упрощает управление. Логически группируя пользователей в одни и те же виртуальные сети, вы легко настраиваете и контролируете свои политики на уровне группы. Когда пользователи физически перемещают рабочие станции, вы можете держать их в одной сети с различным оборудованием. Или, если кто-то изменяет команды, но не рабочие станции, им может быть легко предоставлен доступ к любым новым VLAN, в которых они нуждаются.
Улучшенная безопасность: использование VLAN повышает безопасность за счет сокращения как внутренних, так и внешних угроз. Внутри разделение пользователей улучшает безопасность и конфиденциальность, гарантируя пользователям доступ только к сетям, которые относятся к их обязанностям. Внешние угрозы также сведены к минимуму. Если внешний злоумышленник может получить доступ к одной VLAN, они будут содержаться в этой сети по границам и элементам управления, которые у вас есть, чтобы отделить их от других.
Простое устранение неисправностей. Устранение неполадок в сети может быть проще и быстрее, когда ваши разные группы пользователей сегментируются и изолированы друг от друга. Если вы знаете, что жалобы поступают только от определенного подмножества пользователей, вы сможете быстро сузить место поиска, чтобы найти проблему.
Улучшенное качество обслуживания: VLAN управляют трафиком более эффективно, чтобы конечные пользователи имели более высокую производительность. У вас будет меньше проблем с задержкой в вашей сети и более высокая надежность для критически важных приложений. Сети VLAN также упрощают определение приоритетов трафика, позволяя вам следить за тем, чтобы критические данные приложений продолжали течь даже при трафике с более низким приоритетом, например, при просмотре веб-страниц.
What Are the Management VLAN and Service VLAN?
Management VLAN
A management VLAN transmits packets that are forwarded through CAPWAP tunnels, including management packets and service data packets forwarded through CAPWAP tunnels.
Typically, a management VLAN is the VLAN configured using the capwap source interface command on an AC.
By default, management packets of APs are untagged, and an access switch directly connected to the APs adds VLAN tags to the management packets. In practice, the PVID of the access switch interface to which an AP directly connects needs to be configured as the management VLAN ID.
If no PVID is configured for the access switch to which an AP directly connects, the access switch adds the tag of VLAN 1 to the management packets by default. In this case, VLAN 1 is the management VLAN of the AP.
management-vlan
The management-vlan command is used to configure a management VLAN. In practice, the management VLAN is configured on an access switch directly connected to an AP. If the interface on the access switch directly connected to an AP is in use or has another PVID configured, run the management-vlan command to configure the management VLAN. You only need to configure the access switch connected to the AP to allow packets from the management VLAN to pass through, without the need to configure a PVID on the access switch.
The configuration method is as follows:
After the configuration, restart the AP to make the management VLAN take effect.
Service VLAN
A service VLAN transmits service data packets. The default service VLAN is VLAN 1.
VLAN 1
VLAN 1 is a special VLAN. Use it with caution. Interfaces on a standard Layer 3 switch are added to VLAN 1 by default to run with zero configuration.
If a switch with zero configuration is used, the broadcast domain of VLAN 1 may be large, which may easily cause broadcast flooding. Therefore, it is not recommended that VLAN 1 be used as the management VLAN or service VLAN during WLAN planning.
Management vlan что это
Локальные сети давно перестали состоять из нескольких абонентских устройств, расположенных внутри одного помещения. Современные сети предприятий представляют собой распределенные системы, состоящие из большего количества устройств разного назначения. Ситуация вынуждает разделять такие большие сети на автономные подсети, в итоге логические структуры сети отличаются от физических топологий. Подобные системы создаются с помощью технологии VLAN (Virtual Local Area Network – виртуальная локальная сеть), которая позволяет разделить одну локальную сеть на отдельные сегменты.
Зачем нужна технология VLAN?
Технология VLAN обеспечивает:
Как работает технология VLAN?
У каждой VLAN-подсети есть свой идентификатор, по которому определяется принадлежность той или иной подсети. Информация об идентификаторе содержится в теге, который добавляется в тело Ethernet-фрейма сети, в которой внедрено разделение на подсети VLAN.
Самый распространенный стандарт, описывающий процедуру тегирования трафика, – это открытый стандарт 802.1 Q. Кроме него есть проприетарные протоколы, но они менее популярны.
Формат Ethernet – фрейма после тегирования:
Тег размером 4 байта состоит из нескольких полей:
Именно по тегу сетевое оборудование определяет принадлежность пакета той или иной сети VLAN, осуществляет фильтрацию пакетов и определяет дальнейшие действия с ними: снять тег и передать на конечное оборудование, отбросить пакет, переслать следующему получателю с сохранением тега. Правила, определяющие действия с пакетом на основе тега, зависят от режима работы порта сетевого оборудования. В свою очередь, режим работы выбирается в соответствии с характеристиками подключаемого оборудования. В системе может присутствовать как оборудование с поддержкой технологии VLAN, так и без нее.
Режимы работы портов коммутаторов
Тип Access назначается порту коммутатора, к которому подключено либо единичное абонентское устройство, либо группа устройств, находящихся в одной подсети. Кроме выбора режима работы порта Access необходимо указать идентификатор VLAN-подсети, к которой будет принадлежать оборудование, находящееся за этим портом.
Коммутатор, получив в порт Access данные от подключенных к нему абонентских устройств, добавит ко всем Ethernet-кадрам общий тег с заданным идентификатором подсети и далее будет оперировать уже тегированным пакетом. Напротив, принимая из основной сети данные, предназначенные Access-порту, коммутатор сверит идентификатор VLAN принимаемого пакета с номером VLAN-подсети этого порта. Если они совпадут, то данные будут успешно переданы в порт, а тег удалён, таким образом, подключенные к порту устройства продолжат работать без необходимости поддержки VLAN. Если же идентификатор не равен номеру подсети, кадр будет отброшен, не позволив передать пакет из «чужой» подсети VLAN.
Помимо задания режима работы и идентификатора VLAN, при конфигурировании Trunk-портов создается список разрешенных для передачи подсетей VLAN, с которым коммутатор сверяется при получении пакетов. Благодаря этому через Trunk-порты могут передаваться пакеты нескольких VLAN-подсетей.
Коммутатор, получив в порт Trunk нетегированные данные, поступит аналогично Access-порту, т.е. промаркирует пакеты идентификатором VLAN-подсети, присвоенном этому порту, и передаст дальше в сеть. При получении пакета с таким же идентификатором VLAN, как и у самого порта, тег будет снят и данные отправлены на абонентское устройство без тега. В случае получения тегированного пакета с идентификатором VLAN, отличающимся от номера, присвоенного порту, коммутатор сравнит идентификатор со списком разрешенных VLAN-подсетей. Если номер будет указан в списке, то данные будут переданы по сети на следующее устройство без изменения тега. В случае, если идентификатор указывает на принадлежность незнакомой подсети VLAN, то пакет будет отброшен.
VLAN на коммутаторах Moxa
ЗАДАЧА:
Необходимо построить общую сеть предприятия с разграничением доступа между технологической сетью, предназначеной для управления и мониторинга технологическими процессами и сетью общего назначения. Кроме того, оборудование одной подсети установлено на территориальном удалении друг от друга.
Организовать подобную систему можно с помщою технологии VLAN. Рассмотрим пример реализации данной задачи на коммутаторах Moxa EDS-510E-3GTXSFP.
Технологию VLAN поддерживают все управляемые коммутаторы Moxa.
Оборудование, которое должно находиться в технологической сети (компьютеры A и C), отнесем в подсеть с идентификатором VLAN 10. Оборудование сети общего назначения отнесем в подсеть с идентификатором VLAN 20 (компьютеры B и D). Обмен между этими подсетями происходить не будет. В то же время из-за удаленного расположения устройств оборудование одной VLAN-подсети подключено к разным коммутаторам и необходимо обеспечить обмен данными между ними. Для этого объединим коммутаторы с помощью Trunk портов и поместим их в отдельную подсеть с идентификатором VLAN 30.
Конфигурирование коммутаторов:
Кроме того, следует обратить внимание на параметр Management VLAN ID – подсеть управления коммутатором. Компьютер, с которого необходимо управлять и следить за состоянием самих коммутаторов, должен находиться в подсети управления, указанной в Management VLAN ID. По умолчанию Management VLAN но для предотвращения несанкционированного доступа к коммутаторам рекомендуется идентификатор VLAN управления менять на любой свободный.
Обмен данными в сети предприятия будет осуществляться в соответствии с правилами обработки пакетов.
Правила обработки пакетов для портов Access
Правила обработки пакетов для портов Trunk
Таким образом, технология VLAN позволит создать гибкую систему предприятия с объединением удаленного оборудования и разграничением доступа между функциональными сегментами сети.
Сети для самых маленьких. Часть вторая. Коммутация
После скучного рассказа о подключении к кошкам переходим к настройке сети. В этот раз темы будут для новичков сложные, для старичков избитые. Впрочем сетевым аксакалам едва ли удастся почерпнуть что-то новое из этого цикла. Итак, сегодня:
а) аккуратно впитываем теорию о коммутаторах, уровнях сетевой модели, понятии инкапсуляции и заголовков (не пугайтесь — еще не время),
б) собираем спланированную в нулевой части цикла сеть,
в) настраиваем VLAN’ы, разбираемся с access и trunk-портами и тегированными Ethernet-фреймами,
г) соотносим текущие знания со стеком протоколов TCP/IP и моделью OSI (да, наконец-то мы ее коснёмся).
Перед тем, как вы обратитесь к практике, настоятельно рекомендуем почитать нулевую часть, где мы всё спланировали и запротоколировали.
Теория
Для начала необходимо определится с определениями и детерминировать терминологию. В начале пути с этим могут быть трудности, несмотря на горы википедии и прорву технических статей.
Рассмотрим самые общие термины, поскольку что такое коммутатор и маршрутизатор вы, во-первых, представляете, во-вторых, по ходу не раз ещё их затронем. Итак, тронулись:
СКС — структурированная кабельная система — это определение вы в любом яндексе найдёте. На деле это все провода, розетки, патчпанели и патчкорды, то есть грубо говоря, это физика вашей сети в узком смысле, в широком — это совокупность сетей: ЛВС, телефонные сети, системы видеонаблюдения и прочее. Это отдельный очень большой и порой сложный пласт знаний и технологий, который вообще не имеет точек пересечения с настройкой, поэтому к нему мы более обращаться не будем. Привели мы этот термин по большей части для того, чтобы читатель чувствовал отличие от следующего.
ЛВС = Локальная Вычислительная Сеть = LAN = Local Area Network. Актуальность слова “Вычислительная” сейчас можно поставить под сомнение, так же, как в слове ЭВМ. Всё-таки, говоря о современных сетях и устройствах, мы давно уже не держим в уме термин «вычисления», несмотря на то, что глубинная суть осталась неизменной. В этом плане буржуйские термин более универсален и даёт более простое представление о своём значении.
Итак, локальная сеть — в первом приближении — это сеть вашей организации. Вот, к примеру, обслуживаем мы сейчас сеть компании «Лифт ми Ап» с двумя офисам, так вот сети этих двух офисов и будут являться локальной сетью.
При втором приближении, локальной называют сеть, которая находится под управлением одного сетевого администратора. То есть, например, вы отвечаете за районный сегмент сети провайдера, в таком случае ваша районная сеть со всеми подсетями будет являться локальной, в то время, как вышестоящая сеть и сети других районов уже нет, так как за них отвечает уже другие люди. Вообще говоря, это уже MAN — Metropolian Area Network — сеть уровня города. Но в какой-то степени к ней можно применить понятие LAN и уж тем более VLAN.
С точки зрения меня, как абонента этого провайдера, моя локальная сеть — это всё, что до моего домашнего роутера. Интуитивно, наверно, все понимают о чём идёт речь.
Именно с локальными сетями мы и будем иметь дело в ближайших выпусках.
И последнее, что хотелось бы отметить в связи с ЛВС — это IP-адресация.
Все вы знаете, что когда вы включаете какой-нибудь домашний Wi-Fi-роутер в сеть, он обычно выдаёт вам IP-адрес, вроде 192.168.1.x. Почему именно 192.168 в начале?
Дело в том, что все IP адреса делятся на приватные (private, он же внутренний, “серый”, локальный), и публичные. Публичные используются в интернет, каждый адрес уникален, их распределение контролирует организация IANA(Internet Assigned Numbers Authority).
Приватные используются для адресации хостов (ну, строго говоря, не хостов, а интерфейсов) внутри ЛВС, их распределение никто не контролирует. Для них выделили три диапазона адресов (по одному из каждого класса):
10.0.0.0 — 10.255.255.255
172.16.0.0 — 172.31.255.255
192.168.0.0 — 192.168.255.255
Важный момент касаемо “классов адресов”, об этом уже как-то писали на хабре: классов адресов уже давно не существует. Позже мы обстоятельно поговорим об адресации, но пока рекомендация такая: забыть про существование классов адресов, чтобы не попасть впросак на собеседовании или в разговоре.
Это те адреса, которые вы можете использовать в своей частной сети. Они вполне могут повторяться (и повторяются) в разных локальных сетях, и за её пределы они не выходят. Приватный адрес на то и приватный, поэтому любой пакет с адресом из диапазонов, указанных выше, попавший к провайдеру, будет отбрасываться.
Если вернуться к нашей старой схеме то вы увидите, что для своей сети мы выбрали приватные адреса из диапазона 172.16.0.0 — 172.31.255.255.
Достаточно подробно об IP-адресах можно почитать тут и тут.
У всех провайдеров и во внутренней сети любой крупной организации используются именно эти серые подсети. Если только вы не государственный ВУЗ, которому в своё время выпала сеть на несколько тысяч публичных адресов: Кемеровский Государственный Университет, к примеру, не озадачивается NAT’ом и прочей чепухой — просто на все компьютеры университетской сети раздаются белые IP.
Ещё раз: у нас есть три способа разграничить широковещательные домены:
1) Поставить маршрутизатор и разнести хосты в разные подсети,
2) Разделить сеть VLAN’ами,
3) Порвать кабель.
Ну и самая жесть, которой часто сторонятся начинающие: OSI. Open System Interconnection. Вообще в двух словах, чтобы мозг не захламить за одно занятие. Эту модель называют эталонной, потому что в реальном мире дело не дошло до реализации. Но она само совершенство, поэтому инженеры и админы вворачивают это слово повсюду.
В основе лежат 7 китов сетевой иерархии: 7 уровней. Сегодня коснёмся двух нижних: первый — физический — это представление информации в виде сигналов, прямо скажем, битов. Задача этого уровня сгенерировать электрический, оптический или радиосигнал, передать его в среду и принять его. К нему относится вся физика: интерфейсы, кабели, антенны, медиаконвертеры (конвертеры среды), репитеры, старые хабы. В общем низкоуровневая это работа. Это первый уровень модели OSI и стека TCP/IP.
Второй — канальный. На этом уровне работают коммутаторы. Идентификатор устройства здесь, это MAC-адрес. У каждого узла (компьютер, маршрутизатор, ноутбук, IP-телефон, любой Wi-Fi-клиент) есть этот уникальный адрес, который однозначно определяет устройство в локальной сети. В теории MAC-адреса не должны повторяться вообще, но на практике такое однако случается и в рамках одного широковещательного домена может приводить к сложноотлавливаемым проблемам.
Наиболее известным протоколом этого уровня является Ethernet. Данные на этом уровне передаются кусками, каждый из которых называется Ethernet-фрейм (он же Ethernet-кадр, он же PDU канального уровня). Что он представляет из себя?
Payload — это полезная нагрузка — данные сетевого уровня, которые вкладываются (инкапсулируются) в кадр. MAC Header (Заголовок) — это служебная информация канального (второго) уровня. Самые важные пока для нас элементы — это source MAC-address (адрес отправителя кадра) и Destination MAC-address (адрес получателя кадра).
Третий уровень — сетевой (IP, ARP)
Четвёртый — транспортный (TCP, UDP, ICMP)
С пятого по седьмой — сеансовый, представления и прикладной (в стеке TCP/IP они не различаются и называются просто прикладным. На нём работают протоколы вроде HTTP, FTP, telnet и многие другие)
В английской википедии утверждается, что ICMP относится к 3-му уровню, что является спорным моментом.
Сегодня мы акцентируемся на 1-м и 2-м уровнях, особенно на втором. Третьего и четвертого коснёмся в следующих выпусках.
Теперь проследим нелёгкий путь кадра.
Состояние покоя сети — утопия.
Вы пытаетесь пропинговать, например, адрес соседнего компьютера командой ping 192.168.1.118. Данные этого приложения показаны фиолетовым параллелепипедом.
За это отвечает протокол ICMP. В него инкапсулируется информация от приложения — это означает, что к данным 5-го уровня добавляется заголовок со служебной информацией 4-го уровня.
Его данные упаковываются (инкапсулируются) в IP-пакеты, где в заголовке указан IP-адрес получателя (192.168.1.118) и IP-адрес отправителя — логические адреса.
А затем всё это инкапсулируется в Ethernet-кадры с MAC-адресами отправителя и получателя — физическими адресами.
При формировании кадров в заголовке в качестве MAC-адреса источника (source) подставляется адрес вашего компьютера, а адресом получателя (destinantion) будет MAC-адрес компьютера — владельца IP-адреса 192.168.1.118 (о механизмах такого преобразования поговорим в следующий раз). То есть если бы вы смогли сфотографировать кадр, то вы бы увидели все эти данные в разрезе, так сказать.
На самом деле, нет ничего проще: запускаете какой-нибудь анализатор трафика, например, замечательный Wireshark и Ethereal, на своём компьютере и пингуете другой хост. Вот такую картину вы сможете лицезреть:
Вы это можете сделать прямо сейчас, читая эти строки, просто установив и запустив анализатор трафика.
В последнюю очередь сетевая карта вашего компьютера дробит фрейм на биты и отправляет их в кабель.
Коммутатор из поступивших битов собирает первоначальный кадр
Далее начинается интеллектуальный труд: из заголовка извлекается адрес получателя, перетрясается таблица MAC-адресов на предмет совпадения и, как только оное найдено, кадр без изменений отправляется в указанный порт. Если же адреса пока ещё нет или кадр пришёл широковещательный, то он направляется на все порты, кроме того, откуда пришёл.
Если адреса отправителя в таблице до сих пор не было, то в этот момент коммутатор добавит его.
Естественно, кадр опять передаётся в виде битов — это закон электроники, и вы должны просто всегда иметь это в виду.
Конечный хост, получив поток битов, собирает из них кадр, ещё только предполагая, что он предназначается ему.
Далее он сравнивает MAC-адрес получателя со своим и, если они совпадают, то заголовок второго уровня отбрасывается, а IP-данные передаются на обработку вышестоящему протоколу. Если адреса не совпадают, то кадр отбрасывается вместе со всем содержимым.
Далее сравниваются IP-адрес получателя и этого устройства. Если совпадают, то заголовок сетевого уровня отбрасывается, и данные передаются транспортному уровню (ICMP)
Конечный хост обработал ICMP-запрос (echo-request) и готов послать ICMP-ответ (echo-reply) вашему компьютеру с адресом 192.168.1.131 и далее пункты 1-3 повторяются уже для нового кадра
То, о чём мы писали до сих пор — это принцип работы любого коммутатора. Так делают даже простые длинки за 300 рублей.
Ну а теперь, давайте, коллеги, финальный рывок: добавим сюда ещё VLAN’ы.
С ними работают уже только управляемые коммутаторы.
Напомним, что вланы нужны для разделения сетей. Соответственно появляется некий идентификатор, которым маркируется трафик разных подсетей на коммутаторе.
Говоря о VLAN’ах, часто используют заклинание 802.1q. Это и есть стандарт, описывающий как именно кадр маркируется/тегируется. Пугаться такого шифра не стоит. Так же, например, Wi-Fi описывается стандартом 802.11n, а протокол аутентификации — 802.1x. Нам с этим предстоит столкнуться в будущем, поэтому отложите это в своей энергонезависимой памяти.
Что же именно происходит на кухне коммутации?
Внутрь фрейма после Source MAC-адреса добавляется ещё одно поле, очень грубо говоря, содержащее номер VLAN’а. Длина, выделенная для номера влана равна 12 битам, это означает, что максимальное число вланов 4096. Мы хотим обратить внимание молодых инженеров на такие подробности. Дело в том, что мы в своём цикле в силу объективных причин, не можем обо всём рассказать, но такие вопросы, во-первых, часто задают на собеседованиях, во-вторых, это просто надо знать.
Кадры первого влана обычно не тегируются — он является родным вланом (native vlan).
Каждый коммутатор принимает теперь решение на основе этой метки-тега (или его отсутствия).
В таблицу МАС-адресов добавляется ещё столбец с номером VLAN’а и при поиске пары MAC-адрес/порт теперь будет сравниваться тег кадра с номером VLAN’а в таблице.
Существует два типа портов:
1. Access port — порт доступа — к нему подключаются, как правило, конечные узлы. Трафик между этим портом и устройством нетегированный. За каждым access-портом закреплён определённый VLAN, иногда этот параметр называют PVID. Весь трафик, приходящий на этот порт от конечного устройства, получает метку этого влана, а исходящий уходит без метки.
2. Trunk port. У этого порта два основных применения — линия между двумя коммутаторами или от коммутатора к маршрутизатору. Внутри такой линии, называемой в народе, что логично, транком, передаётся трафик нескольких вланов. Разумеется, тут трафик уже идёт с тегами, чтобы принимающая сторона могла отличить кадр, который идёт в бухгалтерию, от кадра, предназначенного для ИТ-отдела. За транковым портом закрепляется целый диапазон вланов.
Кроме того, существует вышеупомянутый native vlan. Трафик этого влана не тегируется даже в транке, по умолчанию это 1-й влан и по умолчанию он разрешён. Вы можете переопределить эти параметры.
Нужен он для совместимости с устройствами, незнакомыми с инкапсуляцией 802.1q. Например, вам нужно через Wi-Fi мост передать 3 влана, и один из них является вланом управления. Если Wi-Fi-модули не понимают стандарт 802.1q, то управлять ими вы сможете, только если этот влан настроите, как native vlan с обеих сторон.
Что происходит в сети с вланами?
1) Итак, от вашего компьютера с IP-адресом, например, 192.168.1.131 отправляется пакет другому компьютеру в вашей же сети. Этот пакет инкапсулируется в кадр, и пока никто ничего не знает о вланах, поэтому кадр уходит, как есть, на ближайший коммутатор.
2) На коммутаторе этот порт отмечен, как член, например, 2-го VLAN’а командой
Это означает, что любой кадр, пришедший на этот интерфейс, автоматический тегируется: на него вешается ленточка с номером VLAN’а. В данном случае с номером 2.
Далее коммутатор ищет в своей таблице MAC-адресов среди портов, принадлежащих 2-му влану, порт, к которому подключено устройство с MAC-адресом получателя.
3) Если получатель подключен к такому же access-порту, то ленточка с кадра отвязывается, и кадр отправляется в этот самый порт таким, каким он был изначально. То есть получателю также нет необходимости знать о существовании вланов.
4) Если же искомый порт, является транковым, то ленточка на нём остаётся.
Попробуем провести аналогию с реальными миром. Вы с другом, например, пакеты-туристы и летите отдыхать дикарями самолётом авиалиний Ethernet Airlines. Но по дороге вы поссорились, и потому, когда в аэропорту назначения, вас спрашивают в какую гостиницу вас везти, вы отвечаете “Рога”, а ваш товарищ говорит “Копыта”. И сразу после этого вас инкапсулируют в разные кадры-машины: вас в такси с тегом “Таксопарк “На рогах”, а вашего товарища с его грузом в КамАЗ с тегом “Транспортная компания “В копыто”. Теперь вам нельзя на автобусные полосы, а вашему другу под знаки, запрещающие проезд грузовиков.
Так вот две гостиницы — это МАС-адреса назначения, а ограничения по маршруту — порты других вланов.
Петляя, по улочкам, вам, как IP-пакету не о чем беспокоиться — кадр-автомобиль доставит вас до места назначения, и, грубо говоря, в зависимости от тега на каждом перекрёстке будет приниматься решение, как ехать дальше.
Q: Что произойдёт, если тегированный кадр прилетит на access-порт?
A: Он будет отброшен.
Q: Что произойдёт, если нетегированный кадр прилетит на trunk-порт?
A: Он будет помещён в Native VLAN. По умолчанию им является 1-й VLAN. Но вы можете поменять его командой switchport trunk native vlan 2
В этом случае все кадры, помеченные 2-м вланом будут уходить в этот порт нетегироваными, а нетегированные кадры, приходящий на этот интерфейс, помечаться 2-м вланом.
Кадры с тегами других вланов останутся неизменными, проходя, через такой порт.
Q: Можно ли конечным узлам (компьютерам, ноутбукам, планшетам, телефонам) отправлять тегированные кадры и соответственно подключать их к транковым портам?
A: Да, можно. Если сетевая карта и программное обеспечение поддерживает стандарт 802.1q, то узел может работать с тегированными кадрами.
Q: Что будет с тегированными кадрами, если они попадут на обычный неуправляемый коммутатор или другое устройство, не понимающее стандарт 802.1q?
A: Поскольку при добавлении тега заголовок кадра не меняется, то все устройства второго уровня без поддержки этого стандарта вполне справляются с коммутацией такого кадра. Поэтому, если например, вы захотите организовать канал через Wi-Fi мост, то это никак не помешает вам пробросить через него несколько вланов в транке.
Практика. Настройка сети “Лифт ми Ап”
Ну и наконец-то обратимся к настройке. Вива ля практис!
Будет у нас такая сеть:
Мы могли бы сейчас броситься сразу настраивать всё по порядку: полностью одно устройство, потом другое. Но так не будет, пожалуй, понимания значения процессов.
Порты доступа (access)
Поэтому начнём с простого: настроим два порта на msk-arbat-asw3 как access для влана 101 (ПТО):
Все настройки делаем сразу в соответствии с планом.
Заметили, что коммутатор ругается на отсутствие влана? Тут надо быть аккуратным. Некоторые версии ПО работают несколько нелогично.
Даже если вы его не создадите, то настройки применятся и при отладке на первый взгляд всё будет нормально, но связи не будет. Причём коварство заключается в том, что фраза Creating vlan 101 вовсе не означает, что этот самый влан будет создан. Поэтому отправляемся в режим глобальной конфигурации и создаём его (а заодно и все другие вланы, нужные на этом коммутаторе):
Теперь подключите компьютеры к портам FE0/1 и FE0/2, настройте на них адреса 172.16.3.2 и 172.16.3.3 с маской подсети 255.255.255.0 и шлюзом 172.16.3.1 и проверьте связь:
После того, как это получилось, настроим порт FE0/16, как access, для 104-го влана (сеть других пользователей):
Подключите к нему компьютер и настройте адрес из той же подсети, что ПТО, например, 172.16.3.5 с маской 255.255.255.0.
Если вы попытаетесь теперь пропинговать этот адрес, то у вас не должно этого получиться — компьютеры находятся в разных вланах и изолированы друг от друга:
То есть ещё раз, что происходит? От вашего компьютера приходит на 1-й порт широковещательный запрос: “Кто такой 172.16.3.5”, потому что сам компьютер пока не знает MAC-адреса получателя. Кадр, который несёт в себе этот запрос помечается, как принадлежащий 101-му VLAN’у в соответствии с портом, на который он поступил. И далее, чтобы узнать где-же находится компьютер 172.16.3.5, кадр рассылается на все порты-члены 101-го VLAN’а. А в их числе нет порта FE0/16, поэтому, естественно, этот адрес считается недостижимым, что приводит к ответу “Request timed out”.
Внимание! Если в этом VLAN’е все-таки окажется устройство с таким IP, то это не будет тем же самым ноутбуком Other и при этом они не буду конфликтовать друг с другом, поскольку логически находятся в разных широковещательных доменах.
Транковые порты (trunk)
Итак, врата для вас открылись, теперь вам предстоит создать коридор — транк между тремя коммутаторами: msk-arbat-asw3, msk-arbat-dsw1 и msk-rubl-asw1.
Uplink портом на msk-arbat-asw3 является GE1/1. Ну а поскольку нам всё равно все вланы нужно будет пробросить, то сделаем это сейчас, то есть помимо 101 и 104 пропишем 2, 102 и 103:
На самом деле на интерфейсе достаточно команды #switchport mode trunk, чтобы у вас через этот порт уже пошли тегированные кадры всех вланов, потому что по умолчанию транковый порт пропускает всё. Но мы же инженеры, а не эникейщики. Где это видано, чтобы безлимит творился за нашей спиной? Поэтому через нас проходит только то, что мы разрешаем. Как только вы дали команду switchport trunk allowed vlan 101, через порт не пройдёт кадр никаких вланов, кроме 101 (VLAN 1 ходит по умолчанию и нетегированным).
Внимание! Если вы хотите в транковый порт добавить ещё один влан, то вам необходимо использовать следующий синтаксис команды:
В противном случае (написав switchport trunk allowed vlan 105) вы сотрёте все старые разрешения и добавите новый 105-й влан. И хорошо ещё, если при этом вы не потеряете доступ на этот коммутататор. Но за простой связи всё равно вы получите по пятое число)
Переходим к msk-arbat-dsw1. На нём необходимо создать все вланы и настроить два порта:
GE1/2 в сторону msk-arbat-asw3
FE0/1 в сторону msk-rubl-asw1:
Ну и настроим, конечно, порты на msk-rubl-asw1:
Снова нужно настроить вланы. И заметьте, при настройке транковых портов никаких сообщений нет.
Если вы всё настроили правильно (в чём не приходится сомневаться), то с первого порта msk-rubl-asw1 вы увидите компьютеры ПТО, подключённые к msk-arbat-asw3.
Для уверенности проверим ещё и 104-й влан. Через транк мы его сюда уже доставили.
Подключаем компьютер к 16-му порт и настраиваем на нём IP-адрес 172.16.6.3 с маской 255.255.255.0 и шлюзом 172.16.6.1. А IP-адрес ноутбука на арбате поменяйте на 172.16.6.2 с теми же маской и шлюзом.
Сеть управления
Настроим IP-адрес для управления.
В наших лабах они не понадобятся, потому что мы настраиваем устройство через окно РТ. А вот в реальной жизни это вам жизненно необходимо.
Для этого мы создаём виртуальный интерфейс и указываем номер интересующего нас влана. А далее работаем с ним, как с самым обычным физическим интерфейсом.
С msk-arbat-asw3 запускаем пинг до msk-arbat-dsw1:
Первые пару пакетов могут потеряться на работу протокола ARP: определение соответствия IP-адрес — MAC-адрес. При этом MAC-адрес, порт и номер влана добавляются в таблицу коммутатора.
Самостоятельно настройте IP-адреса сети управления на остальных коммутаторах и проверьте их доступность
Собственно вот и вся магия. Зачастую к подобного рода действиям и сводится вся настройка, если вы не работаете в провайдере. С другой стороны, если вы работаете в провайдере, то, наверняка, такие вещи вам объяснять не нужно.
Если желаете знать больше об этом, читайте: VTP, QinQ, зарезервированные номера VLAN
Ещё один небольшой инструмент, который может немного увеличить удобство работы: banner. Это объявление, которое циска покажет перед авторизацией на устройство.
После motd вы указываете символ, который будет служить сигналом о том, что строка закончена. В это примере мы поставили “q”.
Относительно содержания баннера. Существует такая легенда: хакер вломился в сеть, что-то там поломал\украл, его поймали, а на суде оправдали и отпустили. Почему? А потому, что на пограничном роутере(между интернет и внутренней сетью), в banner было написано слово “Welcome”. “Ну раз просят, я и зашел”)). Поэтому считается хорошей практикой в баннере писать что-то вроде “Доступ запрещен!”.
Для упорядочивания знаний по пунктам разберём, что вам необходимо сделать:
1) Настроить hostname. Это поможет вам в будущем на реальной сети быстро сориентироваться, где вы находитесь.
2) Создать все вланы и дать им название
3) Настроить все access-порты и задать им имя
Удобно иногда бывает настраивать интерфейсы пачками:
4) Настроить все транковые порты и задать им имя:
5) Не забывайте сохраняться:
Итого: чего мы добились? Все устройства в одной подсети видят друг друга, но не видят устройства из другой. В следующем выпуске разбираемся с этим вопросом, а также обратимся к статической маршрутизации и L3-коммутаторам.
В общем-то на этом данный урок можно закончить. В видео вы сможете ещё раз увидеть, как настраиваются вланы. В качестве домашнего задания настройте вланы на коммутаторах для серверов.
Здесь вы можете скачать конфигурацию всех устройств:
Lift-me-Up_Configuration.zip
И наш проект РТ:
Lift-me-UP_v2-VLANs.pkt
P.S.
Важное дополнение: в предыдущей части, говоря о native vlan мы вас немного дезинформировали. На оборудовании cisco такая схема работы невозможна.
Напомним, что нами предлагалось передавать на коммутатор msk-rubl-asw1 нетегированными кадры 101-го влана и принимать их там в первый.
Дело в том, что, как мы уже упомянули выше, с точки зрения cisco с обеих сторон на коммутаторах должен быть настроен одинаковый номер влана, иначе начинаются проблемы с протоколом STP и в логах можно увидеть предупреждения о неверной настройке. Поэтому 101-й влан мы передаём на устройство обычным образом, кадры будут тегированными и соответственно, 101-й влан тоже необходимо создавать на msk-rubl-asw1.
Ещё раз хотим заметить, что при всём желании мы не сможем охватить все нюансы и тонкости, поэтому и не ставим перед собой такой задачи. Такие вещи, как принцип построения MAC-адреса, значения поля Ether Type или для чего нужен CRC в конце кадра, вам предстоит изучить самостоятельно.
Спасибо соавтору этого цикла, хабравчанину thegluck.
За предоставление дополнительных материалов хочу поблагодарить Наташу Самойленко
Читатели, не имеющие учётки на хабре, но имеющие вопросы, как и прежде, могут концентрировать их в ЖЖ.
