VLAN技术在校园网中的设计与应用（毕业论文）

二、VLAN技术的讨论

（一）TRUNK链路技术

Trunk 技术是在两台交换机之间建立一条点到点的链路, 每台交换机的相应端口称为中继端口。一条中继链路可以传输多个VLAN 的数据流, 并允许用户将VLAN 的范围从一台交换机扩展到另一台交换机。

Trunk是一种封装技术,它是在两台交换机之间的一条点到点链路,主要功能就是仅通过一条链路就可以连接多个交换机,从而扩展已配置的多个VLAN,传输多个VLAN 的数据流。还可以采用通过Trunk技术和上级交换机级连接的方式来扩展端口的数量,将VLAN的范围从一台交换机扩展到另一台交换机,节省了网络硬件的成本,从而扩展整个网络。TRUNK 可通过的VLAN 范围缺省下是1～1005, 可以修改, 但必须激活Trunk协议。使用Trunk 的端口不在任何VLAN 中。

在校园网建设时, Trunk绝对是必需的. 在设置Trunk后, Trunk链路不属于任何一个VLAN. Trunk链路在交换机之间起着VLAN管道的作用,交换机会将该Trunk以外及Trunk中的端口处于一个VLAN中的其他端口的负载自动分配到该Trunk中的各个端口. 因为同一个VLAN中的端口之间会相互转发数据,而位于Trunk中的Trunk端口被当作一个端口来看待,因此在设置了Trunk后,该Trunk将自动加入其成员端口所属的VLAN中,而其成员端口则自动从VLAN中删除。对于Trunk端口来说,其上允许通过的VLAN范围体现的是一种能力,与系统中是否存在对应的VLAN实体没有关系。

Trunk技术具有以下优点:

① 可以在不同的交换机之间连接多个VLAN,可以将VLAN扩展到整个网络中; ② Trunk可以捆绑任何相关的端口,也可以随时取消设置,提供了很高的灵活性;

③ Trunk可以提供负载均衡能力以及系统容错. 由于Trunk实时平衡各个交换机端口和服务器接口的流量,若某个端口出现故障,它会自动把故障端口从Trunk组中撤消,进而重新分配各个Trunk端口的流量,从而实现系统容错。

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（二）VTP协议

VLAN中继协议最早由思科公司提出的。作为思科VLAN技术的重要组成部分，VTP减少了跨越网络设置VLAN的管理任务，减少了配置的不连续性。VLAN干道协议是VLAN动态协议的一种，它能自动的在网络中传播VLAN的各种配置信息，因此能保持VLAN在网络中的连续性和统一性， VTP是一个交换机到交换机，交换机到路由器VLAN管理协议。

VTP是一种消息协议，它通过一台工作在服务器模式下的交换机，通过使用二层中继Frame在整个网络中负责管理VLAN的添加，删除和重命名。从而保证VLAN在网络中的传播和统一，VTP负责在VLAN域内同步VLAN信息，能传播到每一台工作在客户机模式下的交换机中，从而简化了网络管理员的配置量，也减少了错误率。图2.1为VTP的报文格式。

26Bytes14Bytes3Bytes3BytesVaried LengthISLHeaderEthernetHeaderLLCHeaderSNAPVTPHeader HeaderVTP MessageCRC

图2.1 VTP报文格式

VTP要从Trunk中传输，所以一般VTP报文会封装在ISL或者dot1q中。 2.2.1 VTP具有如下的优点：

① VLAN配置在整个网络中都不变，且都保持一致；

② 在混合介质的网络中允许一个VLAN被中继的映射机制，能跨多个交换机； ③ 能对VLAN进行精确的跟踪和控制； ④ 全网范围内增加VLAN的动态报告。

为了在网络中管理和建立VLAN，所以必须建立一个VLAN管理域。在域中能有相

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同的VLAN信息，在交换网络中，多个交换机构成了一个域。VTP管理域由一组共享VTP域名的互联设备组成，同一VTP域中所有交换机共享它们的VLAN信息。而且信息均相同，每个设备只能工作在一个VTP域，不同域中的交换机不能共享一个域中的VTP消息。

2.2.2 VTP共有三种操作模式，分为服务器模式、客户机模式和透明模式。 ① 服务器模式Server

当一台未经配置的思科交换机第一次工作的时候，它的默认配置模式是服务器模式。VLAN在VTP服务器上被创建的时候，和其他VLAN配置信息一起存储在服务器的NVRAM并且当交换机重启的时候，配置信息还是被保留不会消失。

服务器模式中维持着该VTP域中所有VLAN信息列表，可以增加、删除或修改VLAN，VTP服务器周期性地广播VTP域名、VLAN配置，提供现行的配置修改号。修改号是VTP 域的一部分，它确保VTP 域内的所有交换机有现行的、正确的VLAN 配置信息。

② 客户机模式Client

客户交换机在NVRAM存储VLAN配置。当客户交换机重启的时候，所有的VLAN 配置信息丢失。交换机启动完成后，需要发送一条VTP 请求消息给VTP服务器，来获取现行的VLAN 配置。

客户机只能从服务器模式下的交换机接收VLAN的各种信息，它也维护该VTP域中所有VLAN信息列表，但不能增加、删除或修改VLAN，任何变化的信息必须从VTP Server发布的通告报文中接收。如果客户交换机要加入一个新的VLAN，VLAN必须被添加到VTP 服务器上面去。这样新的VLAN 才能传递到所有的客户交换机。当新的VLAN 增加后，客户交换机上的端口会关联到新的VLAN。

③ 透明模式Transparent

VTP透明模式和VTP客户模式不同，可以在交换机上手工配置本地的VLAN。它如果是VTP 域的一部分，可以从VTP 服务器接收VLAN 配置信息。但是它不参与VTP工作，忽略所有接收到的VTP信息，但能够将接收到的VTP报文转发出去。它只拥有本设备上的VLAN信息，它不会通知VTP 域本地配置的VLAN。所以，客户模式下的交换机也可以与透明模式下的交换机连接，交换各种VLAN信息。

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（三）VLAN的帧标识

1. IEEE 802.1Q帧标识

IEEE802.1Q标准是由IEEE于1999年颁布的用以标准化VLAN实现方案的草案,俗称Dot One Q ， 这个协议在以太网帧的基础上增加了VLAN头，从而利用VLAN ID在逻辑上把不同的用户划分为不同的工作组，把不同工作组限制在了二层，使它们之间不能相互通信。

802.1Q标准定义了基于端口的VLAN模型，即在标准的以太网帧中源地址后增加一个四字节的802.1Q帧头。其中包括标签协议标识和标签控制信息。

标签协议标识：TPID--Tag Protocol Identifier，它的值是8100，为两个字节，它表示在帧中添加了VLAN的标记。

标签控制信息：TCI--Tag Control Information，为两个字节。TCI包含三个域，分别为三个比特的Priority域来表示表示帧的优先级，一个比特的CFI--Canonical Format Indicator域，称为规范格式指示符，以及12个比特的VLAN ID域表示一个VLAN的ID号。

两个字节的VLAN名用1-32个字符表示，可以是字母和数字。VLAN ID的数值范围是1-4094。.2-1000用于Ethernet VLANs，1002-1005是预留给FDDI和Token Ring VLANs的，1025-4094是扩展的VLAN ID，其他为保留号。

目标源MAC地址 MAC地址类型 数据 CRC

图2.2 标准以太帧格式

标记

目标MAC地址源MAC地址标签协议标识标签控制信息类型规范格式指示符数据CRC0x8100优先级VLAN ID

图2.3 IEEE802.1Q标准帧格式

802.1Q协议加入的Tag字段可以根据其携带的VLAN信息，表明该数据帧属于哪

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