Тегированный трафик что это

Записки IT специалиста

Технический блог специалистов ООО»Интерфейс»

VLAN для начинающих. Общие вопросы

Виртуализацией сегодня уже никого не удивить. Эта технология прочно вошла в нашу жизнь и помогает более эффективно использовать имеющиеся ресурсы, а также обеспечивает достаточную гибкость в изменении существующей конфигурации, позволяя перераспределять ресурсы буквально налету. Не обошла виртуализация и локальные сети. Технология VLAN (Virtual Local Area Network) позволяет создавать и гибко конфигурировать виртуальные сети поверх физической. Это позволяет реализовывать достаточно сложные сетевые конфигурации без покупки дополнительного оборудования и прокладки дополнительных кабелей.

Прежде чем продолжить сделаем краткое отступление о работе локальных сетей. В данном контексте мы будем говорить об Ethernet-сетях описанных стандартом IEEE 802.3, куда входят всем привычные проводные сети на основе витой пары. Основой такой сети является коммутатор (свич, switch), который работает на втором уровне сетевой модели OSI (L2).

Коммутатор анализирует заголовки каждого входящего кадра и заносит соответствие MAC-адреса источника в специальную MAC-таблицу, после чего кадр, адресованный этому узлу, будет направляться сразу на определенный порт, если МАС-адрес получателя неизвестен, то кадр отправляется на все порты устройства. После получения ответа коммутатор привяжет MAC-адрес к порту и будет отправлять кадры только через него.

Как мы уже говорили выше, к широковещанию прибегает сам коммутатор, когда получает кадр MAC-адрес которого отсутствует в MAC-таблице, а также узлы сети, отправляя кадры на адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF, такие кадры будут доставлены всем узлам сети в широковещательном сегменте.

А теперь вернемся немного назад, к доменам коллизий и вспомним о том, что в нем может передаваться только один кадр одновременно. Появление широковещательных кадров снижает производительность сети, так как они доставляются и тем, кому надо и тем, кому не надо. Делая невозможным в это время передачу целевой информации. Кроме того, записи в MAC-таблице имеют определенное время жизни, по окончании которого они удаляются, что снова приводит к необходимости рассылки кадра на все порты устройства.

Чем больше в сети узлов, тем острее стоит проблема широковещания, поэтому широковещательные домены крупных сетей принято разделять. Это уменьшает количество паразитного трафика и увеличивает производительность, а также повышает безопасность, так как ограничивает передачу кадров только своим широковещательным доменом.

Как это можно сделать наиболее простым образом? Установить вместо одно коммутатора два и подключить каждый сегмент к своему коммутатору. Но это требует покупки нового оборудования и, возможно, прокладки новых кабельных сетей, поэтому нам на помощь приходит технология VLAN.

Давайте рассмотрим, как работает коммутатор с виртуальными сетями. В нашем примере мы возьмем условный 8-портовый коммутатор и настроим на нем три порта на работу с одним VLAN, а еще три порта с другим.

Каждый VLAN обозначается собственным номером, который является идентификатором виртуально сети. Порты, которые не настроены ни для какого VLAN считаются принадлежащими Native VLAN, по умолчанию он обычно имеет номер 1 (может отличаться у разных производителей), поэтому не следует использовать этот номер для собственных сетей. Порты, настроенные нами для работы с VLAN, образуют как-бы два отдельных виртуальных коммутатора, передавая кадры только между собой. Каким образом это достигается?

В порт, принадлежащий определенному VLAN, могут быть отправлены только пакеты с тегом, принадлежащим этому VLAN, остальные будут отброшены. Фактически мы только что разделили единый широковещательный домен на несколько меньших и трафик из одного VLAN никогда не попадет в другой, даже если эти подсети будут использовать один диапазон IP. Для конечных узлов сети такой коммутатор нечем ни отличается от обычного. Вся обработка виртуальных сетей происходит внутри.

Такие порты коммутатора называются портами доступа или нетегированными портами (access port, untagged). Обычно они используются для подключения конечных узлов сети, которые не должны ничего знать об иных VLAN и работать в собственном сегменте.

А теперь рассмотрим другую картину, у нас есть два коммутатора, каждый из которых должен работать с обоими VLAN, при этом соединены они единственным кабелем и проложить дополнительный кабель невозможно. В этом случае мы можем настроить один или несколько портов на передачу тегированного трафика, при этом можно передавать как трафик любых VLAN, так и только определенных. Такой порт называется магистральным (тегированным) или транком (trunk port, tagged).

Магистральные порты используются для соединения сетевого оборудования между собой, к конечным узлам сети тегированный трафик обычно не доставляется. Но это не является догмой, в ряде случаев тегированный трафик удобнее доставить именно конечному узлу, скажем, гипервизору, если он содержит виртуальные машины, принадлежащие разным узлам сети.

Так как кадр 802.1Q отличается от обычного Ehternet-кадра, то работать с ним могут только устройства с поддержкой данного протокола. Если на пути тегированного трафика попадется обычный коммутатор, то такие кадры будут им отброшены. В случае доставки 802.1Q кадров конечному узлу сети такая поддержка потребуется от сетевой карты устройства. Если на магистральный порт приходит нетегированный трафик, то ему обычно назначается Native VLAN.

Как работает эта схема? Допустим ПК из синей сети (VLAN ID 40), хочет обратиться к другому узлу синей сети. IP-адрес адресата ему известен, но для того, чтобы отправить кадр нужно знать физический адрес устройства. Для этого ПК источник делает широковещательный ARP-запрос, передавая в нем нужный ему IP-адрес, в ответ на него обладатель этого IP сообщит ему собственный MAC-адрес.

Все кадры, попадающие с порта доступа в коммутатор, получают тег с VLAN ID 40 и могут покинуть коммутатор только через порты, принадлежащие этому VLAN или транк. Таким образом любые широковещательные запросы не уйдут дальше своего VLAN. Получив ответ узел сети формирует кадр и отправляет его адресату. Далее в дело снова вступают коммутаторы, сверившись с MAC-таблицей они отправляют кадр в один из портов, который будет либо принадлежать своему VLAN, либо будет являться магистральным. В любом случае кадр будет доставлен по назначению без использования маршрутизатора, только через коммутаторы.

Совсем иное дело, если узел одного из VLAN хочет получить доступ к узлу другого VLAN. В нашем случае узел из красной сети (VLAN ID 30) хочет получить доступ к узлу синей сети (VLAN ID 40). Узел источник знает IP-адрес адресата и также знает, что этот адрес не принадлежит его сети. Поэтому он формирует IP-пакет на адрес основного шлюза сети (роутера), помещает его в Ethernet-кадр и отправляет на порт коммутатора. Коммутатор добавляет к кадру тег с VLAN ID 30 и доставляет его роутеру.

Роутер получает данный кадр, извлекает из него IP-пакет и анализирует заголовки. Обнаружив адрес назначения, он сверяется с таблицей маршрутизации и принимает решение куда отправить данный пакет дальше. После чего формируется новый Ethernet-кадр, который получает тег с новым VLAN ID сети-получателя в него помещается IP-пакет, и он отправляется по назначению.

Таким образом любой трафик внутри VLAN доставляется только с помощью коммутаторов, а трафик между VLAN всегда проходит через маршрутизатор, даже если узлы находятся в соседних физических портах коммутатора.

Говоря о межвлановой маршрутизации нельзя обойти вниманием такие устройства как L3 коммутаторы. Это устройства уровня L2 c некоторыми функциями L3, но, в отличие от маршрутизаторов, данные функции существенно ограничены и реализованы аппаратно. Этим достигается более высокое быстродействие, но пропадает гибкость применения. Как правило L3 коммутаторы предлагают только функции маршрутизации и не поддерживают технологии для выхода во внешнюю сеть (NAT) и не имеют брандмауэра. Но они позволяют быстро и эффективно осуществлять маршрутизацию между внутренними сегментами сети, в том числе и между VLAN.

Маршрутизаторы предлагают гораздо большее число функций, но многие из них реализуются программно и поэтому данный тип устройств имеет меньшую производительность, но гораздо более высокую гибкость применения и сетевые возможности.

При этом нельзя сказать, что какое-то из устройств хуже, каждое из них хорошо на своем месте. Если мы говорим о маршрутизации между внутренними сетями, в том числе и о межвлановой маршрутизации, то здесь предпочтительно использовать L3 коммутаторы с их высокой производительностью, а когда требуется выход во внешнюю сеть, то здесь нам потребуется именно маршрутизатор, с широкими сетевыми возможностями.

Помогла статья? Поддержи автора и новые статьи будут выходить чаще:

Или подпишись на наш Телеграм-канал:

Источник

Краткая инструкция по настройке Vlan-ов

VLAN (аббр. от англ. Virtual Local Area Network) — виртуальная локальная компьютерная сеть, представляет собой группу хостов с общим набором требований, которые взаимодействуют так, как если бы они были подключены к широковещательному домену, независимо от их физического местонахождения. VLAN имеет те же свойства, что и физическая локальная сеть, но позволяет конечным станциям группироваться вместе, даже если они не находятся в одной физической сети. Такая реорганизация может быть сделана на основе программного обеспечения вместо физического перемещения устройств.
На устройствах Cisco, протокол VTP (VLAN Trunking Protocol) предусматривает VLAN-домены для упрощения администрирования. VTP также выполняет «чистку» трафика, направляя VLAN трафик только на те коммутаторы, которые имеют целевые VLAN-порты. Коммутаторы Cisco в основном используют протокол ISL (Inter-Switch Link) для обеспечения совместимости информации.
По умолчанию на каждом порту коммутатора имеется сеть VLAN1 или VLAN управления. Сеть управления не может быть удалена, однако могут быть созданы дополнительные сети VLAN и этим альтернативным VLAN могут быть дополнительно назначены порты.
Native VLAN — это параметр каждого порта, который определяет номер VLAN, который получают все непомеченные (untagged) пакеты.

Для чего это надо?
Есть несколько ситуаций:
1. Банально представим ситуацию есть большая сеть, в районе покрытия этой сети у нас расположено два офиса, их необходимо объединить в одну физическую сеть, при этом общегородская сеть не должна видеть/иметь доступ к офисным тачкам. Данную ситуацию конешно можно разрулить VPN-ами, но на шифрованый трафик порядка 100 мегабит нужно не кислое железо, поэтому рулим vlan-aми.
2. Есть масса подсетей, территориально поделенных по городу, необходимо на каждую подсеть настроить интерфейс, по началу можно конечно обойтись сетевыми картами, но сети имеют свойства разростаться, и что прикажете делать, например в такой ситуации?:
serv:

#

3. Клиенту необходимо выдать блок из 4,8,16 и т.д. и т.п. адресов.
4. Уменьшение количества широковещательного трафика в сети
Каждый VLAN — это отдельный широковещательный домен. Например, коммутатор — это устройство 2 уровня модели OSI. Все порты на коммутаторе, где нет VLANов, находятся в одном широковещательном домене. Создание VLAN на коммутаторе означает разбиение коммутатора на несколько широковещательных доменов. Если один и тот же VLAN есть на разных коммутаторах, то порты разных коммутаторов будут образовывать один широковещательный домен.
И множество других причин/ситуаций в которых это может понадобиться.
5. Увеличение безопасности и управляемости сети
Когда сеть разбита на VLAN, упрощается задача применения политик и правил безопасности. С VLAN политики можно применять к целым подсетям, а не к отдельному устройству. Кроме того, переход из одного VLAN в другой предполагает прохождение через устройство 3 уровня, на котором, как правило, применяются политики разрешающие или запрещающие доступ из VLAN в VLAN.

Как мне это все сделать?
Легко!

Тегирование трафика VLAN
Компьютер при отправке трафика в сеть даже не догадывается, в каком VLAN’е он размещён. Об этом думает коммутатор. Коммутатор знает, что компьютер, который подключен к определённому порту, находится в соответствующем VLAN’e. Трафик, приходящий на порт определённого VLAN’а, ничем особенным не отличается от трафика другого VLAN’а. Другими словами, никакой информации о принадлежности трафика определённому VLAN’у в нём нет.
Однако, если через порт может прийти трафик разных VLAN’ов, коммутатор должен его как-то различать. Для этого каждый кадр (frame) трафика должен быть помечен каким-то особым образом. Пометка должна говорить о том, какому VLAN’у трафик принадлежит.
Наиболее распространённый сейчас способ ставить такую пометку описан в открытом стандарте IEEE 802.1Q. Существуют проприетарные протоколы, решающие похожие задачи, например, протокол ISL от Cisco Systems, но их популярность значительно ниже (и снижается).

Настройка обычно происходит на серверах и на свитчах.
По умолчанию все сетевые устройства находятся в первом (1, default) vlan-e.
Поэтому подними 2-й vlan, с сетью 1
В зависимости от ОСи на сервере vlan-ы конфигурятся по разному.
В данной статье я попробую максимально коротко и четко описать различные способы настройки vlan-ов, на разных ОС.

И так поехали, попробуем на разных ОС сделать одну и ту же задачу — настроить 2-й vlan, с адресным пространством из 64-х адресов, 10.10.10.0/26
Для начала нам необходимо рассчитать маску, бродкастовый адрес и шлюз, в помощь прийдет ipcalc 🙂
Address: 10.10.10.0 00001010.00001010.00001010.00 000000
Netmask: 255.255.255.192 = 26 11111111.11111111.11111111.11 000000
Wildcard: 0.0.0.63 00000000.00000000.00000000.00 111111
=>
Network: 10.10.10.0/26 00001010.00001010.00001010.00 000000 (Class A)
Broadcast: 10.10.10.63 00001010.00001010.00001010.00 111111
HostMin: 10.10.10.1 00001010.00001010.00001010.00 000001
HostMax: 10.10.10.62 00001010.00001010.00001010.00 111110
Hosts/Net: 62 (Private Internet)

Шлюзом сделаем 10.10.10.1
Маска 255.255.255.192 или 26
Broadcast 10.10.10.63
Итого мы получаем на клиентов 61 адрес, 10.10.10.2 — 10.10.10.62

Debian-like:
Нам необходимо поставить пакет vlan
# apt-get install vlan
Далее переходим в /etc/network/
и правим файл с интерфейсами.
# nano interfaces
auto eth0.2 # автоматически поднимаем интерфейс после ребута. eth0 транковый интерфейс в которы подаем vlan
iface eth0.2 inet static
address 10.10.10.1
netmask 255.255.255.192
broadcast 10.10.10.63

поднимаем интерфес:
# ifup eth0.2

Red-Hat-like:
Для ред-хата необходима утилита настройки vlan’ов, ставим утилиту vconfig
[root@notebook

]# yum search vconfig
vconfig.i686 : Linux 802.1q VLAN configuration utility
[root@notebook

]# vconfig add eth0 2
переходим в /etc/sysconfig/network-scripts, создадим файл интерфейса, редактируем его
[root@notebook

]# cd /etc/sysconfig/network-scripts
[root@notebook

]# touch ifcfg-eth0.2
[root@notebook

]# nano ifcfg-eth0.2
DEVICE=eth0.2
VLAN_TRUNK_IF=eth0
BOOTPROTO=static
IPADDR=10.10.10.1
NETMASK=255.255.255.192
BROADCAST=10.10.10.63
ONBOOT=yes

поднимаем интерфейс
[root@notebook

В BSD-like:
ifconfig vlan_device vlan vlan_id vlandev parent_device
ifconfig vlan0 vlan 2 vlandev xl0
ifconfig vlan0 inet 10.10.10.1 netmask 255.255.255.192

Для того чтобы интерфейс автоматически загружался, правим /etc/rc.conf.
cloned_interfaces=»vlan0″ #You need a recent STABLE for this else use:
#network_interfaces=»lo0 vlan0″
ifconfig_vlan0=»inet 10.10.10.1 netmask 255.255.255.192 vlan 24 vlandev xl0″
#Note: If you do not assign an IP Adress to your parent device, you need to
#start it explicitly:
ifconfig_xl0=»up»

Теперь перейдем к более интересному пункту, настройка сетевых коммутаторов.
т.к. коммутаторы 2-го уровня бывают разные я приведу несколько примеров по настройке, на разных коммутаторах разное меню соответственно по разному настраивается, обычно ничего сложного нет, и принцип настройки одинаковый. ситуация серв включен в 1-й порт, необходимо подать 2-й влан в 4,5,6 порты, и во втором порту подать его тегированным.

На D-Link-е:
config vlan default delete 1-26
config vlan default add untagged 1,3,7-24
create vlan Offices tag 2
config vlan Offices add tagged 1,2
config vlan Offices add untagged 4,5,6
save

Пробуем воткнуться в 4 дырочку сетевым устройством и прописать адрес из диапазона 10.10.10.0/26 и банально пингами проверить.

На EdgeCore/LinkSys
Vty-0#configure
Vty-0(config)#vlan database
Vty-0(config-vlan)#
Vty-0(config-vlan)#vlan 2 name Offices media ethernet state active
Vty-0(config-vlan)#exit
Vty-0(config)#interface ethernet 1/1
Vty-0(config-if)#switchport mode trunk
Vty-0(config-if)#switchport allowed vlan add 2 tagged
Vty-0(config-if)#exit
Vty-0(config)#interface ethernet 1/2
Vty-0(config-if)#switchport mode trunk
Vty-0(config-if)#switchport allowed vlan add 2 tagged
Vty-0(config-if)#exit
Vty-0(config)#interface ethernet 1/4
Vty-0(config-if)#switchport mode access
Vty-0(config-if)#switchport allowed vlan add 2 untagged
Vty-0(config-if)#switchport native vlan 2
Vty-0(config-if)#exit
Vty-0(config)#interface ethernet 1/5
Vty-0(config-if)#switchport mode access
Vty-0(config-if)#switchport allowed vlan add 2 untagged
Vty-0(config-if)#switchport native vlan 2
Vty-0(config-if)#exit
Vty-0(config)#interface ethernet 1/6
Vty-0(config-if)#switchport mode access
Vty-0(config-if)#switchport allowed vlan add 2 untagged
Vty-0(config-if)#switchport native vlan 2
Vty-0(config-if)#exit
Vty-0(config)#exit
Vty-0#copy running-config startup-config
; Для проверки запустим
Vty-0#show running-config

Источник

Тегированный трафик что это

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:

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):

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:

По назначению порта в определённый VLAN существует два подхода:

Таблица коммутации

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

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

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.

5 комментариев

Борис, спасибо за ваши комментарии, мы учтем, все ваши пожелания. Опыт работы есть — опыта изложения нет. Статья про широковещательный домен будет, чуть позже. На счет ошибок,тоже в курсе, скоро у нас будет свой корректор. Если у вас есть вопросы, вы можете написать мне лично — sam@netwild.ru, или тут же — в комментариях

Не вижу недостатков. Очень полезная и достаточная статься. Название статьи соответствует содержанию. VLAN, broadcast domain и прочие подробности — значительно могли бы утяжелить статью. По опыту — стоит ступенчато переваривать информацию, а не мешать всё в один котёл.
Пробовала разобраться в деталях VLAN в англоязычных источниках, всё понимала до темы тегирования и native VLAN. Ваша статья заполнила все проблемы.
Спасибо за статью.

не вижу недостатков стандартов 802.1Q u 802.1ad?

Источник