VLAN技术详解二VLAN帧结构.docx

VLAN技术详解二VLAN帧结构.docx

《VLAN技术详解二VLAN帧结构.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《VLAN技术详解二VLAN帧结构.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

VLAN技术详解二VLAN帧结构

VLAN技术详解二（VLAN帧结构）

二、VLAN帧结构

在交换机的汇聚链接上，可以通过对数据帧附加VLAN信息，构建跨越多台交换机的VLAN。

附加VLAN信息的方法，最具有代表性的有：

IEEE802.1Q

ISL

现在就让我们看看这两种协议分别如何对数据帧附加VLAN信息。

2.1IEEE802.1Q

IEEE802.1Q，俗称“DotOneQ”，是经过IEEE认证的对数据帧附加VLAN识别信息的协议。

在此，请大家先回忆一下以太网数据帧的标准格式。

IEEE802.1Q所附加的VLAN识别信息，位于数据帧中“发送源MAC地址”与“类别域（TypeField）”之间。

具体内容为2字节的TPID和2字节的TCI，共计4字节。

在数据帧中添加了4字节的内容，那么CRC值自然也会有所变化。

这时数据帧上的CRC是插入TPID、TCI后，对包括它们在内的整个数据帧重新计算后所得的值。

基于IEEE802.1Q附加的VLAN信息，就像在传递物品时附加的标签。

因此，它也被称作“标签型VLAN（TaggingVLAN）”。

1.TPID（TagProtocolIdentifier，也就是EtherType）

是IEEE定义的新的类型，表明这是一个加了802.1Q标签的帧。

TPID包含了一个固定的值0x8100。

2.TCI（TagControlInformation）

包括用户优先级（UserPriority）、规范格式指示器（CanonicalFormatIndicator）和VLANID。

①UserPriority：

该字段为3-bit，用于定义用户优先级，总共有8个（2的3次方）优先级别。

IEEE802.1P为3比特的用户优先级位定义了操作。

最高优先级为7，应用于关键性网络流量，如路由选择信息协议（RIP）和开放最短路径优先（OSPF）协议的路由表更新。

优先级6和5主要用于延迟敏感（delay-sensitive）应用程序，如交互式视频和语音。

优先级4到1主要用于受控负载（controlled-load）应用程序，如流式多媒体（streamingmultimedia）和关键性业务流量（business-criticaltraffic）－例如，SAP数据－以及“losseligible”流量。

优先级0是缺省值，并在没有设置其它优先级值的情况下自动启用。

②CFI：

CFI值为0说明是规范格式，1为非规范格式。

它被用在令牌环/源路由FDDI介质访问方法中来指示封装帧中所带地址的比特次序信息。

③VID：

该字段为12-bit，VLANID是对VLAN的识别字段，在标准802.1Q中常被使用。

支持4096（2的12次方）VLAN的识别。

在4096可能的VID中，VID＝0用于识别帧优先级。

4095（FFF）作为预留值，所以VLAN配置的最大可能值为4094。

所以有效的VLANID范围一般为1-4094。

2.2ISL（InterSwitchLink）

ISL，是Cisco产品支持的一种与IEEE802.1Q类似的、用于在汇聚链路上附加VLAN信息的协议。

使用ISL后，每个数据帧头部都会被附加26字节的“ISL包头（ISLHeader）”，并且在帧尾带上通过对包括ISL包头在内的整个数据帧进行计算后得到的4字节CRC值。

换而言之，就是总共增加了30字节的信息。

在使用ISL的环境下，当数据帧离开汇聚链路时，只要简单地去除ISL包头和新CRC就可以了。

由于原先的数据帧及其CRC都被完整保留，因此无需重新计算

•DA―40位组播目的地址。

包括一个广播地址0X01000C0000或者是0X03000C0000。

•Type―各种封装帧（Ethernet（0000）、TokenRing（0001）、FDDI（0010）和ATM（0011））的4位描述符。

•User―Type字段使用的4位描述符扩展或定义Ethernet优先级。

该二进制值从最低优先级开始0到最高优先级3。

•SA―传输Catalyst交换机中使用的48位源MAC地址。

•LEN―16位帧长描述符减去DA、type、user、SA、LEN和CRC字段。

•AAAA03―标准SNAP802.2LLC头。

•HAS―SA的前3字节（厂商的ID或组织唯一ID）。

•VLAN―15位VLANID。

低10位用于1024VLAN。

•BPDU―1位描述符，识别帧是否是生成树网桥协议数据单元（BPDU）。

如果封装帧为思科发现协议（CDP）帧，也需设置该字段。

•INDEX―16位描述符，识别传输端口ID。

用于诊断差错。

•RES―16位预留字段，应用于其它信息，如令牌环和分布式光纤数据接口帧（FDDI），帧校验（FC）字段。

•ISL帧最大为1548bytes,iSL包头26+1518+4=1548

ISL有如用ISL包头和新CRC将原数据帧整个包裹起来，因此也被称为“封装型VLAN（EncapsulatedVLAN）”。

需要注意的是，不论是IEEE802.1Q的“TaggingVLAN”，还是ISL的“EncapsulatedVLAN”，都不是很严密的称谓。

不同的书籍与参考资料中，上述词语有可能被混合使用，因此需要大家在学习时格外注意。

并且由于ISL是Cisco独有的协议，因此只能用于Cisco网络设备之间的互联。

IEEE802.Q和ISL的异同：

相同点：

都是显式标记，即帧被显式标记了VLAN的信息。

不同点：

IEEE802.1Q是公有的标记方式，ISL是Cisco私有的，ISL采用外部标记的方法，802.1Q采用内部标记的方法，ISL标记的长度为30字节，802.1Q标记的长度为4字节。

VLAN的TRUNK协议（VTP）

一、VTP概述

VLAN中继协议（VTP，VLANTRUNKINGPROTOCOL）是CISCO专用协议，大多数交换机都支持该协议。

VTP负责在VTP域内同步VLAN信息，这样就不必在每个交换上配置相同的VLAN信息。

VTP还提供一种映射方案，以便通信流能跨越混合介质的骨干。

VTP最重要的作用是，将进行变动时可能会出现在的配置不一致性降至最低。

VTP也有一些缺点，这些缺点通常都与生成树协议有关。

1、VTP协议的作用

VLAN中继协议（VTP）利用第2层中继帧，在一组交换机之间进行VLAN通信。

VTP从一个中心控制点开始，维护整个企业网上VLAN的添加、添加和重命名工作，确何配置的一致性。

2、VTP的优点

＞保持配置的一致性

＞提供跨不同介质类型如ATM、FDDI和以太网配置虚拟局域网的方法

＞提供跟踪和监视虚拟局域网的方法

＞提供检测加到另一个交换机上的虚拟局域的方法

＞提供从一个交换机在整个管理域中增加虚拟局域网的方法

二、VTP的工作原理

1、VTP概述和工作原理

VTP是一种消息协议，使用第2层帧，在全网的基础上管理VLAN的添加、删除和重命名，以实现VLAN配置的一致性。

可以用VTP管理网络中VLAN1到1005。

有了VTP，就可以在一台机换上集中过时行配置变更，所作的变更会被自动传播到网络中所有其他的交换机上。

（前提是在同一个VTP域）

为了实现此功能，必须先建立一个VTP管理域，以使它能管理网络上当前的VLAN。

在同一管理域中的交换机共享它们的VLAN信息，并且，一个交换机只能参加到一个VTP管理域，不同域中的交换机不能共享VTP信息。

交换机间交换下列信息：

＞管理域域名

＞配置的修订号

＞已知虚拟局域网的配置信息．

交换机使用配置修正号，来决定当前交换机的内部数据是否应该接受从其他交换机发来的VTP更新信息。

＞如果接收到的VTP更新配置修订号与内部数据库的修订号相同域者比它小，交换机忽略更新。

＞否则，就更新内部数据库，接受更新信息。

VTP管理域在安全模式下，必须配置一个在VTP域中所有交换机惟一的口令。

VTP的运行有如下特点：

＞VTP通过发送到特定MAC地址01－00－0C－CC－CC－CC的组播VTP消息进行工作。

＞VTP通告只通过中继端口传递。

＞VTP消息通过VLAN1传送。

（这就是不能将VLAN1从中继链路中去除的原因）

＞在经过了DTP自动协商，启动了中继之后，VTP信息就可以沿着中继链路传送．

＞VTP域内的每台交换机都定期在每个中继端口上发送通告到保留的VTP组播地址

VTP通告可以封装在ISL或者IEEE802.1Q帧内。

2、VTP域

VTP域，也称为VLAN管理域，由一个以上共享VTP域名的相互接连的交换机组成。

要使用VTP，就必须为每台交换机指定VTP域名．VTP信息只能在VTP域内保持。

一台交换机可属于并且只属于一个VTP域。

缺省情况下，CATALYST交换机处于VTP服务器模式，并且不属于任何管理域，直到交换机通过中继链路接收了关于一个域的通告，或者在交换机上配置了一个VLAN管理域，交换机才能在VTP服务器上把创建或者更改VLAN的消息通告给本管理域内的其他交换机

如果在VTP服务器上进行了VLAN配置变更，所做的修改会传播到VTP域内的所有交换机上。

如果交换机配置为＂透明＂模式，可以创建或者修改VLAN，但所做的修改只影响单个的交换机。

控制VTP功能的一项关键参数是VTP配置修改编号。

这个32位的数字表明了VTP配置的特定修改版本。

配置修改编号的取值从0开始，每修改一次，就增加1直到达到4294967295，然后循环归0，并重新开始增加。

每个VTP设备会记录自己的VTP配置修改编号；VTP数据包会包含发送者的VTP配置修改编号。

这一信息用于确定接收到的信息是否比当前的信息更新。

要将交换机的配置修改号置为0，只需要禁中继，改变VTP的名称，并再次启用中继。

VTP域的要求：

＞域内的每台交换机必须使用相同的VTP域名，不论是通过配置实现，还是由交换机自动学动

＞CATALYST交换机必须是相邻的，这意味着，VTP域内的所有交换机形成了一颗相互连接的树．每台交换机都通过这棵树与其他交换机相互。

＞在所有的交换机之间，必须启用中继。

3、VTP的运行模式

VTP模式有3种，分别是：

＞服务器模式（SERVER　缺省）

VTP服务器控制着它们所在域中VALN的生成和修改。

所有的VTP信息都被通告在本域中的其他交换机，而且，所有这些VTP信息都是被其他交换机同步接收的。

＞客户机模式（CLIENT）

VTP客户机不允许管理员创建、修改或删除VLAN。

它们监听本域中其他交换机的VTP通告，并相应修改它们的VTP配置情况。

＞透明模式（TRANSPARENT）

VTP透明模式中的交换机不参与VTP。

当交换机处于透明模式时，它不通告其VLAN配置信息。

而且，它的VLAN数据库更新与收到的通告也不保持同步。

但它可以创建和删除本地的VLAN。

不过，这些VLAN的变更不会传播到其他任何交换机上。

各种运行模式的状态

功能服务器模式  客户端模式透明模式

提供VTP消息√ √×

监听VTP消息√ √×

修改VLAN√×√（本地有效）

记住VLAN√×√（在不同的版本有不同的结果）√（本地有效）

4、VTP的通告

1.VTP通告概述

使用VTP时，加入VTP域的每台交换机在其中继端口上通告如下信息．

＞管理域

＞配置版本号

＞它所知道的VLAN

＞每个已知VLAN的某些参数

这些通告数据帧被发送到一个多点广播地址（组播地址），以使所有相邻设备都能收到这些帧。

新的VLAN必须在管理域内的一台牌服务器模式的交换机上创建和配置。

该信息可被同一管理域中所有其他设备学到

VTP帧是作为一种特殊的帧发送到中继链路上的。

有2种类型的通告：

＞来自客户机的请求，由客户机在启动时发出，用以获取信息。

＞来自服务器的响应

有3种类型的消息：

＞来自客户机的通告请求

＞汇总通告

＞子集通告

VTP通告中可包含如下信息：

＞管理域名称

＞配置版本号

＞MD5摘要－－当配置了口令后，MD5是与VTP一起发送的口令。

如果口令不匹配，更新将被忽略。

＞更新者身份－－发送VTP汇总通告的交换机的身份。

VTP通告处理以配置修订号为0为起点．每当随后的字段变更一项时，这个修订号就加1，直到VTP通告被发送出去为止。

VTP修订号存储在NVRAM中，交换机的电源开关不会改变这个设定值。

．要将修订号初始化为0，可以用下列方法：

＞将交换机的VTP模式更改为透明模式，然后再改为服务器模式。

＞将交换机VTP的域名更改一次，再更改回原来的域名。

＞使用clearconfigall命令，清除交换机的配置和VTP信息，再次启动。

2.3种VTP消息类型

（1）汇总通告

用于通知邻接的CATALYST交换机目前的VTP域名和配置修改编号。

缺省情况下，CATALYST交换机每5分钟发送一次汇总通告。

当交换机收到了汇总通告数据包时，它会对比VTP域名：

＞如果域名不同，就忽略此数据包

＞如果域名相同，则进一步对比配置修改编号

＞如果交换机自身的配置修改编号更高或与之相等，就忽略此数据包。

如果更小，就发送通告请求。

（2）子集通告

如果在VTP服务器上增加、删除或者修改了VLAN，＂配置修改编号＂就会增加，交换机会首先发送汇总通告，然后发送一个或多个子集通告。

挂起或激活某个VLAN，改变VLAN的名称或者MTU，都会触发子集通告。

子集通告中包括VLAN列表和相应的VLAN信息。

如果有多个VLAN，为了通告所有的信息，可能需要发送多个子集通告。

（3）通告请求

交换机在下列情况下会发出VTP通告请求：

＞交换机重新启动后

＞VTP域名变更后

＞交换机接到了配置修改编号比自己高的VTP汇总通告

5、VTP域内安全

为了使管理域更安全，域中每个交换机都需要配置域名和口令，并且域名和口令必须相同。

例（将TEST管理域设置为安全管理域）：

＞进入配置模式：

switch#configureterminal

＞配置VTP域名：

switch（config）#vtpdomaintest

＞配置VTP运行模式：

switch（config）#vtpmodeserver

＞配置VTP口令：

switch（config）#vtp passwordmypassword

＞返回到特权模式：

switch（config）#end

＞查看VTP配置：

switch（config）#showvtpstatus

删除VTP管理域中的口令，恢复到缺省状态

switch（config）#novtppassword

6、VTP修剪

VTP修剪（VTPPRUNING）是VTP的一个功能，它能减少中继端口上不必要信息量。

在CISCO交换上，VTP修剪功能缺省是关闭的。

缺省情况下，发给某个VLAN的广播会送到每一个在中继链路上承载该VLAN的交换机。

即使交换机上没有位于那个VLAN的端口也是如此。

VTP通过修剪，来减少没有必要扩散的通信量，来提高中继链路的带宽利用率。

7、VTP的版本

在VTP管理域中，有两个VTP版本可供采用，ciscocatalyst型交换机既可运行版本1，也可运行版本2，但是，一个管理域中，这两个版本是不可互操作的。

因此，在同一个VTP域中，每台交换机必须配置相同的VTP版本。

交换机上默认的版本协议是VTP版本1。

如果要在域中使用版本2，只要在一台服务器模式交换机配置VTP版本2就可以了。

VTP版本2增加了版本1所没有的以下主要功能：

＞与版本相关的透明的模式：

在VTP版本1中，一个VTP透明模式的交换机在用VTP转发信息给其他交换机时，先检查VTP版本号和域名是否与本机相匹配．匹配时，才转发该消息．VTP版本2在转发信息时，不检查版本号和域名。

＞令牌环支持：

VTP版本2支持令牌环交换和令牌环VLAN，这个是VTP版本2和版本1的最大区别。

设置VTP版本2的步骤如下：

＞进入全局配置模式：

switch#configterminal

switch（config）#vtpversion2

switch（config）#end

switch#showvtpstatus

8、VTP如何在域内增加、减少交换机

1.增加交换机

VTP域是由多台共享同一VTP域名的互连设备组成．交换机只能属于某个VTP域内，各个交换机上的VLAN信息是通过交换机互连中继端口进行传播的。

要把一个交换机加入到一个VTP域内，可以使用

VTPDOMAINDOMAIN－NAME。

当一个新交换机配置了VTP的域和服务器模式后，交换机每隔300秒，或者，每当VLAN结构发生变化时，就会通告一次。

将新的交换机添加到域中，一定要保证该交换机的修订号已经为0。

VTP修订号存储在NVRAM中，交换机的电源开关不会改变这个设定值．可以使用下列方法：

＞将交换机的VTP模式变到透明模式，然后再变回服务器模式。

＞将交换机的域名修改为一个其他的域名（一个不存在的域），然后再回到原来的域名

＞使用erasestartup-config或erasenvram命令，清除交换机的配置和VTP信息．再次启动。

2.删除交换机

要从管理域中删除交换机，只要在交换机上删除VTP域名的配置，或者将交换配置为透明模式，即可让这个交换机脱离该VTP管理域．

三、配置VTP

在开始配置VTP和VLAN之前，必须做一些规划．

＞确定将在网络中运行的VTP版本．

＞决定交换机是成为已有管理域的成员，还是另外成为其创立一个新的管理域，如果要加入到已有的管理域中，则确定它的名称和口令．

＞为交换机选择一个VTP的工作模式．

＞是否需用启用修剪功能．

2950缺省配置：

＞VTP域名：

空

＞VTP模式：

SERVER服务器模式

＞VTP版本2：

禁用

＞VTP认证：

空，未启用

＞VTP修剪：

未启用

1、创立VTP域和配置模式

＜1＞　创立VTP域

switch（config）#vtpdomaindomina-name

创立或加入一个管理域，使用下面步骤：

＞进入全局配置模式

switch#configterminal

＞加入到某个管理域：

switch（config）#vtpdomaintest

＞返回特权模式：

switch（config）#end

域名长度可达32字符，口令可是64个字符长．

至少应该有一台交换机被设置为服务器模式．

一台交换机不想与网络中的其他交换机共享VLAN信息，刚可以将它设置为透明模式．

实现工作中，建议至少将两台核心交换机设置为VTP服务器模式，而将其他交换机设置为VTP客户机模式．这有效地，如果交换机掉电了，它重启后，可以从服务器处获得有效的VLAN信息．

＜2＞　配置VTP服务器

switch（config）#vtpdomaindomain-name

switch（config）#vtpmodeserver

switch#showvtpstatus

＜3＞　配置VTP客户端

switch（config）#vtpdomaindomain-name

switch（config）#vtpmodeclient

switch（config）#exit

＜4＞　配置VTP透明模式

switch（config）#vtpdomaindomain-name

switch（config）#vtpmodetransparent

switch（config）#exit

2、VTP域内的安全、修剪、版本的设置

＜1＞VTP口令的配置：

switch（config）#vtppasswordmypassword

switch（config）#novtppassword（删除）

＜2＞VTP修剪

＞启动VTP修剪

缺省情况下，在基于IOS交换机的中继商品上，VLAN2－1001都是可修剪的．要在管理域内启动修剪．使用：

switch（config）#vtppruning

＞从可修剪列表中去除某VLAN

switchporttrunkpruningvlanremovevlan-id

用逗号分隔不连续的VLANID，其间不要有空格，用短线表明一个ID范围

例（去除VLAN2、3、4、6、8）命令如下：

switchporttrunkpruningremove2-4,6,8

＞检查VTP修剪的配置

要检查VTP修剪的配置，可以使用命令：

showvtpstatus　和　showinterfaceinterface-idswitchport

例：

（配置VTP修剪）

switch#configterminal

switch（config）#vtppruning

switch（config）#exit

switch#showvtpstatus

-

VTPpruningmode:

enable（表明修剪已经启动）

-

例2（关闭指定的VLAN修剪）

switch#showinterfacefa0/3switchport

trunkingvlansactive:

1-4,6,7,200（说明了在该中继链路上可传输哪些VLAN的数据）

pruningvlansenable:

2-1001（说明了该商品上启用了VTP修剪的VLAN列表）

-

switch#configt

switch（config）#interfacefa0/3

switch（config-if）#switchporttrunkpruningremovevlan 237

switch（config-if）#end

switch#showinterfacefa0/3switchport

-

trunkingvlansactive:

1-4,6,7,200

pruningvlansenable:

4-6,8-1001

例3（在管理域中关闭VTP修剪）

switch#configt

switch（config）#novtppruning

switch#showvtpstatus

-

vtppruningmode:

disabled（修剪已关闭）

＜3＞VTP版本设置

switch（config）#vtpversion2（配置为版本2）

switch（config）#novtpversion2（回到版本1）

switch#showvtpterminal

VTPV2mode:

enable

只有在VTP服务器模式下才能变更VTP版本

3、在VTP域内增加、减少交换机的配置方法

＜1＞增加交换机

新加入的交换机的VTP配置号比所要加入的域中原来的VTP服务器上的配置号要低．

添加过程：

＞清除配置：

（或其他的方法）

switch（config）#erasestartup-config

switch（config）#end

switch#reload

＞配置VTP运行模式：

switch（config）#vtpdomaintest

＞配置VTP运行模式

switch（config）#vtpmodeserver

switch（config）#e