网络之路24：VLAN基础实验

目录
网络之路第一章：Windows系统中的网络

0、序言
1、Windows系统中的网络
1.1、桌面中的网卡
1.2、命令行中的网卡
1.3、路由表
1.4、家用路由器
网络之路第二章：认识企业设备

2、认识企业设备
2.1、MSR810-W外观
2.2、登录MSR810-W管理页面
2.3、快速设置上网
2.4、WLAN配置
2.5、LTE模块配置
2.6、MSR810-W高级设置
网络之路第三章：认识设备命令行

3、认识设备命令行
3.1、通过Console接口登录设备
3.2、远程登录设备
3.3、Comware系统的基本命令
3.4、MSR810-W配置解读
3.5、MSR810-W初始化配置
网络之路第4章（上）：认识网络模拟器
4、认识网络模拟器
4.1、HCL华三云实验室
4.2、eNSP企业网络模拟平台
4.3、Cisco Packet Tracer
4.4、EVE-NG
4.4.1、从OVF导入部署到ESXi
4.4.2、使用ISO安装到WorkStation
4.4.3、EVE-NG导入iol镜像
4.4.4、EVE-NG导入qemu镜像
网络之路第4章（下）：认识虚拟化
4.5、虚拟化环境VMware ESXi
4.5.1、定制ESXi 6.7安装镜像
4.5.2、部署ESXi 6.7
4.5.3、ESXi 6.7升级ESXi 7.0
4.5.4、vCenter纳管ESXi主机
4.6、虚拟化环境CAS
4.6.1、部署CVM管理节点
4.6.2、部署CVK计算节点
4.6.3、CVM纳管CVK节点
4.7、网络功能虚拟化NFV
4.7.1、部署NFV
4.7.2、配置NFV网络
4.7.3、NFV设备初始配置
网络之路18：简单网络环境搭建与测试
5、基础网络实验
5.1、简单网络环境搭建与测试
网络之路19：网络设备基本连接与调试
5.2、网络设备基本连接与调试
网络之路20：ARP配置
5.3、ARP协议
网络之路21：DHCP报文交互过程
5.4、DHCP报文交互过程
网络之路22：DHCP基础实验
5.5、DHCP基础实验
网络之路23：DHCP进阶实验
5.6、DHCP进阶实验
在前面介绍DHCP的时候，我们提了一下，在有多个网段的情况下，除了使用路由器的接口进行分别配置之外，还可以使用三层交换机的VLAN功能来划分不同广播域，实现为不同VLAN分配不同的DHCP地址池。
5.7、VLAN基础实验
我们平时所接触到的家用路由器（网络之路3：认识家用路由器），一定程度上也可以称为路由交换一体机。家用路由器一般由1个WAN口，多个LAN口，这些LAN口下联的终端同属于一个网段，如果单独看这些LAN接口的话，一度程度上可以把他们视为一个小的傻瓜二层交换机。

试想这样一个场景，我们将6台终端接入到一个交换机上，交换机不做任何配置，所有终端可以直接通信。

最简单的模型，我们可以将6台设备配置到同一个网段，比如6台设备的互联地址分别配置为10.1.1.1-10.1.1.6，他们是可以直接通信的，这一点无需验证。

再作进一步考虑，如果我们想让上面3台相互通信、让下面3台相互通信，上线的设备彼此不能通信，在没有VLAN的情况下，我们可以将6台主机分别配置到两个网段，比如10.1.1.0/24和10.1.2.0/24。

现在，我们在RT3上测试一下终端间是否可以互访。

可以看到，同网段之间可以互访，不同网段之间不能互访。注意看，我这里没有测试RT3和RT6之间的联通性，那我在RT6的接口上抓包能看到报文吗？

可以看到，虽然RT6未参与任何通信，但是他的网卡一直在接收数据，而报文类型大部分都是广播类型的报文，而且还夹杂着不是本网段的业务流量，RT6根本不关心这些业务。

我抓取了6分钟的流量，一共捕获了57KB的报文流量，因为没有业务相关的操作，对RT6而言，都可以理解为是垃圾流量，这些流量换算下来，大概是1.3 kbps的流量，如果网络规模足够大，比如有60000台设备都接在一台巨大的交换机上，那单台设备接口收到的垃圾流量将高达13 Mbps。

然后我们在交换机上配置DHCP，为6台设备分配IP地址，但是我们地址池内仅设置2个可用地址，地址租期设置为5秒，我们再看一下。

#interface Vlan-interface1 ip address 10.1.1.1 255.255.255.0#dhcp server ip-pool h4c network 10.1.1.0 mask 255.255.255.0 address range 10.1.1.2 10.1.1.3 expired day 0 hour 0 minute 0 second 5

接下来，我们将6台终端的地址都修改为通过DHCP自动获取，同时开启抓包。

很快，2个地址就分配完成了。

然后我们查看抓包情况，发现网络里都是DHCP报文信息。

这次，在不到3分钟的时间里，我们捕获了2440个报文，总大小为239 KB，这些流量换算下来，大概是11 kbps的流量，还是假设60000台设备都接在一台巨大的交换机上的情况，在没有业务收发的情况下，单台设备接口收到的垃圾流量将高达110 Mbps。

在实际使用中，还有一种环路的情况，大概像上图这样，多台设备首尾相连，此时广播报文就会在几台设备之间不断传播，在传播的同时又在生成新的报文。如果以前面的流量模型计算，在这种网络中，过不了多久，网络里的流量就达到设备的性能瓶颈了，出现性能显著下降，甚至网络不可用等问题，影响正常业务报文的转发；这种情况，我们一般称之为“广播风暴”。

为了提高网络和设备利用率，我们可以把一个物理LAN划分成多个逻辑LAN——VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）。这样，我们就将局域网中的一个冲突域（广播域）划分成了多个冲突域（广播域），有效减少了广播报文等垃圾流量无限制转发、冲突严重等问题。使用VLAN之后，处于同一VLAN的主机能直接互通，而处于不同VLAN的主机则不能直接互通；广播报文被限制在同一个VLAN内，即每个VLAN是一个广播域。

比如我们将这6个终端分别划分到VLAN10和VLAN20两个VLAN。

配置方式有两种，一种是在接口下配置VLAN。

#vlan 10#interface GigabitEthernet1/0/1 port access vlan 10

另一种是在VLAN下配置接口。

[SW]vlan 20[SW-vlan20]port GigabitEthernet 1/0/2[SW-vlan20]dis vlan 20 VLAN ID: 20 VLAN type: Static Route interface: Not configured Description: VLAN 0020 Name: VLAN 0020 Tagged ports:   None Untagged ports:    GigabitEthernet1/0/2

最终的配置都是显示在接口下面的。

#vlan 10#vlan 20#interface GigabitEthernet1/0/1 port access vlan 10#interface GigabitEthernet1/0/2 port access vlan 20#interface GigabitEthernet1/0/3 port access vlan 10#interface GigabitEthernet1/0/4 port access vlan 20#interface GigabitEthernet1/0/5 port access vlan 10#interface GigabitEthernet1/0/6 port access vlan 20

然后我们为编号为奇数的终端和编号为偶数的终端配置相同的IP地址，然后测试访问情况。

首先是RT1访问RT3和RT5。

然后是RT2访问RT4和RT6。

可以看到，虽然6台终端的IP地址两两重叠，但是彼此的通信互不影响，这就是VLAN隔离的作用。

我们看一下VLAN的相关信息。

观察输出的信息，我们发现几个地方：

1、VLAN ID就是我们手工创建的VLAN，当没有额外操作时，设备上仅存在VLAN 1，所有接口都在VLAN 1下面，像下面这样：

2、VLAN type为Static，即静态VLAN，与之对应的还有动态VLAN，一般和接入认证配合使用，等后面遇到了再进行介绍；

3、Route interface为未配置状态，指的是是否存在VLAN虚接口，用于终结本VLAN内需要二层流量。只要创建了vlan-interface就会显示为已配置状态，而不会关心是否配置了IP地址。

4、Description描述字段默认显示的VLAN+VLAN编号，正常配置中是看不到的，如果我们有需求，可以进行更改。

5、Name处为VLAN的名称，和Description一样，默认显示的也是VLAN+编号，如果我们有需求，可以进行更改，这个名称是在brief概要信息中可以展示的。

6、Tagged ports和Untagged ports是指在对应的接口收发报文时是否需要携带Tag标记，这是因为，在默认情况下，VLAN标识仅在本地有效；如果要将VLAN传递到其他设备上，则需要在转发报文时为报文携带Tag标记，也就是VLAN编号。

根据端口在转发报文时对VLAN Tag的不同处理方式，可将端口的链路类型分为Access、Trunk和Hybrid三种：

1、Access：端口只能发送一个VLAN的报文，发出去的报文不带VLAN Tag。一般用于和不能识别VLAN Tag的用户终端设备相连，或者不需要区分不同VLAN成员时使用。Access端口的缺省VLAN就是它所在的VLAN。

2、Trunk：端口能发送多个VLAN的报文，且能够配置端口缺省VLAN，除匹配端口缺省VLAN的报文不带VLAN Tag之外，其他VLAN的报文都必须带VLAN Tag。通常用于网络传输设备之间的互连。

3、Hybrid：端口能发送多个VLAN的报文，也能够配置端口缺省VLAN，端口发出去的报文可根据需要配置某些VLAN的报文带VLAN Tag，某些VLAN的报文不带VLAN Tag。

用最简单的组网拓扑来看一下，两台交换机设备直连，通过VLAN20进行通信，我们配置互联接口为Trunk链路类型，默认VLAN使用VLAN10，SW1的配置如下：

#vlan 1#vlan 10#vlan 20#interface Vlan-interface20 ip address 20.1.1.1 255.255.255.0#interface GigabitEthernet1/0/1 port link-type trunk port trunk permit vlan 1 10 20 port trunk pvid vlan 10

SW2只有VLAN虚接口的IP地址有差异：

#vlan 1#vlan 10#vlan 20#interface Vlan-interface20 ip address 20.1.1.2 255.255.255.0#interface GigabitEthernet1/0/1 port link-type trunk port trunk permit vlan 1 10 20 port trunk pvid vlan 10

然后我们查看VLAN信息：

可以看到，同一接口对不同VLAN的打标签策略是不一样的，而且在接口配置了路由接口之后，还可以显示IP地址和掩码信息。

最后，我们抓包看一下报文。

观察报文中的802.1Q封装，我们可以看到前3位为Priority，用来表示报文的802.1p优先级，和QoS相关；第4位为DEI，也被称为CFI，用来表示MAC地址在不同的传输介质中是否以标准格式进行封装，在以太网中，取值均为0；后面12位为VLAN ID，用来表示该报文所属VLAN的编号，对应0-4095共4096个VLAN，由于0和4095为协议保留取值，所以VLAN ID的取值范围为1～4094。此处携带的VLAN ID为20。