Что такое vlan и как им пользоваться. Безопасность и разделение доступа к сетевым ресурсам

VLANs - это виртуальные сети, которые существуют на втором уровне модели OSI . То есть, VLAN можно настроить на второго уровня. Если смотреть на VLAN, абстрагируясь от понятия «виртуальные сети», то можно сказать, что VLAN - это просто метка в кадре, который передается по сети. Метка содержит номер VLAN (его называют VLAN ID или VID), - на который отводится 12 бит, то есть, вилан может нумероваться от 0 до 4095. Первый и последний номера зарезервированы, их использовать нельзя. Обычно, рабочие станции о VLAN ничего не знают (если не конфигурировать VLAN на карточках специально). О них думают коммутаторы. На портах коммутаторов указывается в каком VLAN они находятся. В зависимости от этого весь трафик, который выходит через порт помечается меткой, то есть VLAN. Таким образом каждый порт имеет PVID (port vlan identifier ).Этот трафик может в дальнейшем проходить через другие порты коммутатора(ов), которые находятся в этом VLAN и не пройдут через все остальные порты. В итоге, создается изолированная среда (подсеть), которая без дополнительного устройства (маршрутизатора) не может взаимодействовать с другими подсетями.

Зачем нужны виланы?

• Возможность построения сети, логическая структура которой не зависит от физической. То есть, топология сети на канальном уровне строится независимо от географического расположения составляющих компонентов сети.
• Возможность разбиения одного широковещательного домена на несколько широковещательных доменов. То есть, широковещательный трафик одного домена не проходит в другой домен и наоборот. При этом уменьшается нагрузка на сетевые устройства.
• Возможность обезопасить сеть от несанкционированного доступа. То есть, на канальном уровне кадры с других виланов будут отсекаться портом коммутатора независимо от того, с каким исходным IP-адресом инкапсулирован пакет в данный кадр.
• Возможность применять политики на группу устройств, которые находятся в одном вилане.
• Возможность использовать виртуальные интерфейсы для маршрутизации.

Примеры использования VLAN

• Объединение в единую сеть компьютеров, подключенных к разным коммутаторам . Допустим, у вас есть компьютеры, которые подключены к разным свитчам, но их нужно объединить в одну сеть. Одни компьютеры мы объединим в виртуальную локальную сеть VLAN 1 , а другие — в сеть VLAN 2 . Благодаря функции VLAN компьютеры в каждой виртуальной сети будут работать, словно подключены к одному и тому же свитчу. Компьютеры из разных виртуальных сетей VLAN 1 и VLAN 2 будут невидимы друг для друга.

• Разделение в разные подсети компьютеров, подключенных к одному коммутатору. На рисунке компьютеры физически подключены к одному свитчу, но разделены в разные виртуальные сети VLAN 1 и VLAN 2 . Компьютеры из разных виртуальных подсетей будут невидимы друг для друга.

• Разделение гостевой Wi-Fi сети и Wi-Fi сети предприятия. На рисунке к роутеру подключена физически одна Wi-Fi точка доступа. На точке созданы две виртуальные Wi-Fi точки с названиями HotSpot и Office . К HotSpot будут подключаться по Wi-Fi гостевые ноутбуки для доступа к интернету, а к Office — ноутбуки предприятия. В целях безопасности необходимо, чтобы гостевые ноутбуки не имели доступ к сети предприятия. Для этого компьютеры предприятия и виртуальная Wi-Fi точка Office объединены в виртуальную локальную сеть VLAN 1 , а гостевые ноутбуки будут находиться в виртуальной сети VLAN 2 . Гостевые ноутбуки из сети VLAN 2 не будут иметь доступ к сети предприятия VLAN 1 .

Достоинства использования VLAN

• Гибкое разделение устройств на группы
• Как правило, одному VLAN соответствует одна подсеть. Компьютеры, находящиеся в разных VLAN, будут изолированы друг от друга. Также можно объединить в одну виртуальную сеть компьютеры, подключенные к разным коммутаторам.
• Уменьшение широковещательного трафика в сети
• Каждый VLAN представляет отдельный широковещательный домен. Широковещательный трафик не будет транслироваться между разными VLAN. Если на разных коммутаторах настроить один и тот же VLAN, то порты разных коммутаторов будут образовывать один широковещательный домен.
• Увеличение безопасности и управляемости сети
• В сети, разбитой на виртуальные подсети, удобно применять политики и правила безопасности для каждого VLAN. Политика будет применена к целой подсети, а не к отдельному устройству.
• Уменьшение количества оборудования и сетевого кабеля
• Для создания новой виртуальной локальной сети не требуется покупка коммутатора и прокладка сетевого кабеля. Однако вы должны использовать более дорогие управляемые коммутаторы с поддержкой VLAN.

Тэгированные и нетэгированные порты

Когда порт должен уметь принимать или отдавать трафик из разных VLAN, то он должен находиться в тэгированном или транковом состоянии. Понятия транкового порта и тэгированного порта одинаковые. Транковый или тэгированный порт может передавать как отдельно указанные VLAN, так и все VLAN по умолчанию, если не указано другое. Если порт нетэгирован, то он может передавать только один VLAN (родной). Если на порту не указано в каком он VLAN, то подразумевается, что он в нетэгированном состоянии в первом VLAN (VID 1).

Разное оборудование настраивается по-разному в данном случае. Для одного оборудования нужно на физическом интерфейсе указать в каком состоянии находится этот интерфейс, а на другом в определенном VLAN необходимо указать какой порт как позиционируется - с тэгом или без тэга. И если необходимо, чтобы этот порт пропускал через себя несколько VLAN, то в каждом из этих VLAN нужно прописать данный порт с тэгом. Например, в коммутаторах Enterasys Networks мы должны указать в каком VLAN находится определенный порт и добавить этот порт в egress list этого VLAN для того, чтобы трафик мог проходить через этот порт. Если мы хотим чтобы через наш порт проходил трафик еще одного VLAN, то мы добавляем этот порт в egress list еще и этого VLAN. На оборудовании HP (например, коммутаторах ProCurve ) мы в самом VLAN указываем какие порты могут пропускать трафик этого VLAN и добавляем состояние портов - тэгирован или нетегирован. Проще всего на оборудовании Cisco Systems . На таких коммутаторах мы просто указываем какие порты какими VLAN нетэгированы (находятся в режиме access ) и какие порты находятся в тэгированном состоянии (находятся в режиме trunk ).

Для настройки портов в режим trunk созданы специальные протоколы. Один из таких имеет стандарт IEEE 802.1Q. Это международный стандарт, который поддерживается всеми производителями и чаще всего используется для настройки виртуальных сетей. Кроме того, разные производители могут иметь свои протоколы передачи данных. Например, Cisco создала для свого оборудования протокол ISL (Inter Switch Lisk ).

Межвлановская маршрутизация

Что такое межвлановская маршрутизация? Это обычная маршрутизация подсетей. Разница только в том, что каждой подсети соответствует какой-то VLAN на втором уровне. Что это значит. Допустим у нас есть два VLAN: VID = 10 и VID = 20. На втором уровне эти VLAN осуществляют разбиение одной сети на две подсети. Хосты, которые находятся в этих подсетях не видят друг друга. То есть, трафик полностью изолирован. Для того, чтобы хосты могли взаимодействовать между собой, необходимо смаршрутизировать трафик этих VLAN. Для этого нам необходимо на третьем уровне каждому из VLAN присвоить интерфейс, то есть прикрепить к ним IP-адрес. Например, для VID = 10 IP address будет 10.0.10.1/24, а для VID = 20 IP address - 10.0.20.1/24. Эти адреса будет дальше выступать в роли шлюзов для выхода в другие подсети. Таким образом, мы можем трафик хостов с одного VLAN маршрутизировать в другой VLAN. Что дает нам маршрутизация VLAN по сравнению с простой маршрутизацией посетей без использования VLAN? А вот что:

• Возможность стать членом другой подсети на стороне клиента заблокирована. То есть, если хост находится в определенном VLAN, то даже, если он поменяет себе адресацию с другой подсети, он всеравно останется в том VLAN, котором он был. Это значит, что он не получит доступа к другой подсети. А это в свою очередь обезопасит сеть от «плохих» клиентов.
• Мы можем поместить в VLAN несколько физических интерфейсов коммутатора. То есть, у нас есть возможность на коммутаторе третьего уровня сразу настроить маршрутизацию, подключив к нему клиентов сети, без использования внешнего маршрутизатора. Либо мы можем использовать внешний маршрутизатор подключенный к коммутатору второго уровня, на котором настроены VLAN, и создать столько сабинтерфейсов на порте маршрутизатора, сколько всего VLAN он должен маршрутизировать.
• Очень удобно между первым и третьим уровнями использовать второй уровень в виде VLAN. Удобно подсети помечать как VLAN с определенными интерфейсами. Удобно настроить один VLANн и поместить в него кучу портов коммутатора. И вообще, много чего удобно делать, когда есть VLAN.

К сожалению, многие современные предприятия и организации практически не используют такую полезную, а часто просто необходимую возможность, предоставляемую большинством современных коммутаторов локальных вычислительных сетей (ЛВС), как организация виртуальных ЛВС (ВЛВС, VLAN) в рамках сетевой инфраструктуры. Трудно сказать, чем это вызвано. Возможно, недостатком информации о преимуществах, предоставляемых технологией VLAN, ее кажущейся сложностью, или нежеланием использовать “сырое” средство, не гарантирующее интероперабельность между сетевыми устройствами различных производителей (хотя технология VLAN уже год как стандартизована, и все ведущие производители активного сетевого оборудования поддерживают этот стандарт). Поэтому данная статья посвящена технологии VLAN. В ней будут рассмотрены преимущества от использования VLAN, наиболее распространенные способы организации VLAN и взаимодействия между ними, а также особенности построения VLAN при использовании коммутаторов некоторых известных производителей.

зачем это нужно

Что же такое VLAN? Это группа подключенных к сети компьютеров, логически объединенных в домен рассылки широковещательных сообщений по какому- либо признаку. Например, группы компьютеров могут выделяться в соответствии с организационной структурой предприятия (по отделам и
подразделениям) или по признаку работы над совместным проектом либо задачей.

Использование VLAN дает три основных преимущества. Это значительно более эффективное использование пропускной способности, чем в традиционных ЛВС, повышенный уровень защиты передаваемой информации от несанкционированного доступа и упрощение сетевого администрирования.

Так как при использовании VLAN вся сеть логически разбивается на широковещательные домены, информация передается членами VLAN только другим членам той же VLAN, а не всем компьютерам физической сети. Таким образом, широковещательный трафик (обычно генерируемый серверами, сообщающими о своем присутствии и возможностях другим устройствам сети) ограничивается предопределенным доменом, а не передается всем станциям сети. Этим достигается оптимальное распределение пропускной способности сети между логическими группами компьютеров: рабочие станции и серверы из разных VLAN “не видят” друг друга и не мешают один одному.

Поскольку обмен данными ведется только внутри конкретной VLAN, компьютеры из разных виртуальных сетей не могут получать трафик, генерируемый в других VLAN. Применение анализаторов протоколов и средств сетевого мониторинга для сбора трафика в других VLAN, помимо той, к которой принадлежит желающий это сделать пользователь, представляет значительные трудности. Именно поэтому в среде VLAN передаваемая по сети информация гораздо лучше защищена от несанкционированного доступа.

Еще одно преимущество использования VLAN - это упрощение сетевого администрирования. Особенно это касается таких задач, как добавление к сети новых элементов, их перемещение и удаление. Например, при переезде какого-либо пользователя VLAN в другое помещение, пусть даже находящееся на другом этаже или в другом здании предприятия, сетевому администратору нет необходимости перекоммутировать кабели. Ему нужно всего лишь со своего рабочего места соответствующим образом настроить сетевое оборудование. Кроме того, в некоторых реализациях VLAN контроль над перемещениями членов VLAN может осуществляться автоматически, не требуя вмешательства администратора. Операции по созданию новых логических групп пользователей, добавлению новых членов в группы сетевой администратор также может осуществлять по сети, не сходя со своего рабочего места. Все это существенно экономит рабочее время администратора, которое может быть использовано на решение других не менее важных задач.

способы организации VLAN

Ведущие производители коммутаторов уровня отдела и рабочей группы используют в своих устройствах, как правило, один из трех способов организации VLAN: на базе портов, МАС-адресов или протоколов третьего уровня. Каждый из этих способов соответствует одному из трех нижних уровней модели взаимодействия открытых систем OSI: физическому, канальному и сетевому соответственно. Существует четвертый способ организации VLAN - на основе правил. В настоящее время он используется редко, хотя обеспечивает большую гибкость при организации VLAN, и, возможно, будет широко использоваться в устройствах ближайшего будущего. Давайте вкратце рассмотрим каждый из перечисленных выше способов организации VLAN, их достоинства и недостатки.

VLAN на базе портов. Как следует из названия способа, VLAN организуются путем логического объединения выбранных физических портов коммутатора. Например, сетевой администратор может указать, что порты коммутатора с номерами 1, 2, 5 образуют VLAN1, а порты с номерами 3, 4, 6 образуют VLAN2 и т.д.. К одному порту коммутатора может быть подключено несколько компьютеров (например, через хаб). Все они будут принадлежать к одной VLAN - к той, к которой приписан обслуживающий их порт коммутатора. Такая жесткая привязка членства в VLAN является недостатком способа организации виртуальных сетей на базе портов.

VLAN на базе МАС-адресов. Этот способ позволяет строить VLAN, основываясь на уникальном шестнадцатеричном адресе канального уровня, который имеет каждый сетевой адаптер сервера или рабочей станции сети. Это более гибкий способ организации VLAN по сравнению с предыдущим, так как к одному порту коммутатора могут быть подключены устройства, принадлежащие к разным VLAN. Кроме того, перемещения компьютеров с одного порта коммутатора на другой отслеживаются коммутатором автоматически и позволяют сохранить принадлежность переместившегося компьютера к определенной VLAN без вмешательства сетевого администратора. Действует это довольно просто: коммутатор поддерживает таблицу соответствия МАС-адресов компьютеров виртуальным сетям. Как только компьютер переключается на другой порт коммутатора, сравнивая поле МАС-адреса отправителя в заголовке первого переданного после перемещения компьютером кадра с данными своей таблицы, коммутатор делает правильный вывод о принадлежности переместившегося компьютера к VLAN. Недостатком данного способа организации VLAN является изначальная трудоемкость конфигурирования VLAN, которая чревата ошибками. Хотя таблица МАС-адресов коммутаторами строится автоматически, сетевому администратору нужно всю ее просмотреть и определить, что данный шестнадцатеричный адрес МАС соответствует такой-то рабочей станции, после чего приписать его к соответствующей виртуальной сети. Правда, последующая реконфигурация VLAN на базе МАС-адресов потребует значительно меньше усилий, чем в случае VLAN на базе портов.

VLAN на базе протоколов третьего уровня. Данный способ редко используется в коммутаторах уровня отдела и рабочей группы. Он характерен для магистральных маршрутизирующих коммутаторов, имеющих встроенные средства маршрутизации основных протоколов ЛВС - IP, IPX и AppleTalk. Согласно этому способу, группа портов коммутатора, принадлежащих к определенной VLAN, ассоциируется с определенной подсетью IP или сетью IPX. Гибкость здесь обеспечивается тем, что перемещения пользователя на другой порт, принадлежащий той же VLAN, отслеживается коммутатором и не требует его переконфигурации. Преимуществом данного способа является также простота конфигурации VLAN, которая может осуществляться автоматически, поскольку коммутатор анализирует сетевые адреса компьютеров, соотносимых с каждой VLAN. К тому же, как уже упоминалось, поддерживающие способ организации VLAN на базе протоколов третьего уровня устройства имеют встроенные средства маршрутизации, что обеспечивает возможность взаимодействия между различными VLAN без использования дополнительных средств. Недостаток у этого способа, пожалуй, всего один - высокая цена коммутаторов, в которых он реализован.

VLAN на основе правил. Предполагают наличие у коммутатора способности подробно анализировать заранее определенные поля и даже отдельные биты проходящих через него пакетов как механизмы построения VLAN. Этот способ обеспечивает практически неограниченные возможности создания виртуальных сетей на основе множества критериев. Например, даже по принципу включения в VLAN всех пользователей, в чьи компьютеры установлены сетевые адаптеры указанного производителя. Несмотря на огромную гибкость, процесс конфигурации VLAN на основе правил очень трудоемок. К тому же наличие сложных правил может отрицательно сказаться на пропускной способности коммутатора, поскольку значительная часть его вычислительной мощности будет тратиться на анализ пакетов.

Также устройства могут быть автоматически перемещены в VLAN, основываясь на данных аутентификации пользователя или устройства при использовании протокола 802.1x.

построение распределенных VLAN

Современные ЛВС нередко содержат более одного коммутатора. Принадлежащие к одной VLAN компьютеры могут быть подключены к разным коммутаторам. Таким образом, чтобы правильно направлять трафик, должен существовать механизм, позволяющий коммутаторам обмениваться информацией о принадлежности подключенных к ним устройств к VLAN. Раньше каждый производитель в своих устройствах реализовывал фирменные механизмы обмена такой информацией. Например, у 3Com эта технология носила название VLT (Virtual LAN Trunk), у Cisco Systems - ISL (Inter-Switch Link). Поэтому для построения распределенных VLAN необходимо было использовать устройства от одного производителя. Ситуация коренным образом улучшилась, когда был принят стандарт на построение тегированных VLAN - IEEE 802.1Q, который сайчас и господствует в мире VLAN. Помимо всего прочего, он регламентирует и механизм обмена информацией о VLAN между коммутаторами. Этот механизм позволяет дополнять передаваемые между коммутаторами кадры полями, указывающими на принадлежность к той или иной VLAN. На сегодняшний день все ведущие производители коммутаторов ЛВС поддерживают в своих устройствах стандарт 802.1Q. Следовательно, сегодня уже можно строить виртуальные сети, используя коммутаторы от разных производителей. Хотя, как вы увидите позже, даже работая в соответствии с 802.1Q, коммутаторы разных производителей предоставляют далеко не одинаковые возможности по организации VLAN.

организация взаимодействия между VLAN

Находящиеся в разных VLAN компьютеры не могут непосредственно взаимодействовать друг с другом. Для организации такого взаимодействия необходимо использовать маршрутизатор. Раньше для этого использовались обычные маршрутизаторы. Причем требовалось, чтобы маршрутизатор имел столько физических сетевых интерфейсов, сколько имеется VLAN. Помимо этого, на коммутаторах приходилось выделять по одному порту из каждой VLAN для подключения маршрутизатора. Учитывая дороговизну портов маршрутизатора, стоимость такого решения была очень высокой. Кроме того, обычный маршрутизатор вносил существенную задержку в передачу данных между VLAN. Сегодня для передачи данных между VLAN используют маршрутизирующие коммутаторы, которые имеют невысокую цену за порт и осуществляют аппаратную маршрутизацию трафика со скоростью работы канала связи. Маршрутизирующие коммутаторы также соответствуют стандарту IEEE 802.1Q, и для организации взаимодействия между распределенными VLAN им необходимо использовать всего по одному порту для подключения каждого из коммутаторов рабочих групп, осуществляющих подключение к сети устройств, соответствующих разным VLAN. Иными словами, через один порт современного маршрутизирующего коммутатора может происходить обмен информацией между устройствами из разных VLAN.

использование общих сетевых ресурсов компьютерами разных VLAN

Очень интересной является возможность организации доступа к общим сетевым ресурсам (сетевым серверам, принтерам и т.д.) компьютерам, относящимся к разным VLAN. Преимущества такой возможности очевидны. Во-первых, нет необходимости приобретать маршрутизатор или маршрутизирующий коммутатор, если не требуется организовать прямой обмен данными между компьютерами из разных VLAN. Обеспечить взаимодействие между компьютерами разных VLAN можно через сетевой сервер, доступ к которому имеют все или несколько VLAN. Во-вторых, сохраняя все преимущества использования VLAN, можно не приобретать серверы для каждой VLAN в отдельности, а использовать общие.

Самый простой способ дать доступ к одному серверу пользователям из разных VLAN - это установить в сервер несколько сетевых адаптеров и подключить каждый из этих адаптеров к портам коммутатора, принадлежащим разным VLAN. Однако такой подход имеет ограничение по количеству VLAN (в сервер нельзя установить много сетевых адаптеров), предъявляет строгие требования к компонентам сервера (драйверы сетевых адаптеров требуют увеличения количества ОЗУ, создается большая нагрузка на ЦПУ и шину ввода-вывода сервера и т.д.) и не способствует экономии денежных средств (использование нескольких сетевых адаптеров и дополнительных портов коммутатора).

С появлением стандарта IEEE 802.1Q стало возможным через один порт коммутатора передавать информацию, относящуюся ко всем или нескольким VLAN. Как уже упоминалось выше, для этого в передаваемый по сети кадр коммутатор (или другое устройство, поддерживающее 802.1Q) добавляет поле, однозначно определяющее принадлежность кадра к определенной VLAN. К такому порту как раз можно подключить всего одной линией связи общий для всех VLAN сервер. Единственное условие при этом - сетевой адаптер сервера должен поддерживать стандарт 802.1Q, чтобы сервер мог знать, из какой VLAN пришел запрос и, соответственно, куда направить ответ. Так реализуется разделение сервера между VLAN в управляемых коммутаторах уровня отдела и рабочей группы у 3Com, Hewlett-Packard и Cisco Systems.

заключение

Как видите, VLAN являются мощным средством организации сети, способным решить проблемы администрирования, безопасности передачи данных, разграничения доступа к информационным ресурсам и значительно увеличить эффективность использования полосы пропускания сети.

Олег Подуков, начальник технического отдела Компании «КОМПЛИТ»

Сегодня я начну небольшую серию статей о VLAN. Начнем с того что это, для чего нужно, как настроить и дальше будем углубляться и постепенно изучим если не все то большую часть всех возможностей, которые нам предоставляют VLAN.

Итак, помните, мы с вами говорили о таком понятии как ? Думаю помните. Так же мы с вами говорили о том, что адреса бывают нескольких видов: .

Исходя из этого сделаем еще одно вводное понятие. Широковещательный домен. Что он из себя представляет?

Если посылается фрейм/пакет, широковещательный (если это фрейм то поле Destination Address все биты равны единицы, или в 16-ом виде MAC адрес будет равен: FF FF FF FF FF FF), то этот фрейм будет переправлен во все порты коммутатора, исключая того, с которого был получен данный фрейм. Это произойдет в случае, когда например коммутатор у нас не управляемый, или если управляемый, но все находятся в одном VLAN (об этом позже).
Вот такой список устройств, который получает эти широковещательные фреймы и называются — широковещательным доменом.

Теперь определимся, а что же такое VLAN ?

VLAN — Virtual Local Area Network, т.е. некая виртуальная сеть. Для чего же она нужна?

VLAN позволяет разделить нам широковещательные домены в одном коммутаторе. Т.е. если у нас есть один коммутатор, мы одни порты отнесем к одному VLAN, другой к другому. И это у нас будут два разный broadcast domen. Конечно же этим не ограничиваются возможности. О них я буду рассказывать дальше, все постепенно.

Если кратко сказать, то VLAN позволяет администратору более гибко создавать сеть, разбивая ее, на некоторые подсети (например сеть бухгалтеров, сеть менеджеров, и так далее), иными словами VLAN помогает объеденить устройства с каким-то общим набором требований в единую группу, и отделить ее от других таких же обособленных групп.

Сразу оговорюсь, что VLAN работают на уровне OSI Layer 2.
Вспомним, когда рассматривали кадр , то никакого поля для VLAN там не было. Как же тогда определить, к какому VLAN относится тот или иной фрейм?

Существует несколько стандартов.

1. IEEE 802.1Q — этот стандарт является открытым. Этот стандарт помечает тот или иной фрейм, который «привязан» к какому-то VLAN тэгированием.
Тэгирование это функция коммутатора (или любого другого устройства, которое «понимает» VLAN), которая вставляет в фрейм ethernet некий тэг, состоящий из 4 байт. Процедура тэгирования не меняет данные заголовка, таким образом, оборудование, которое не поддерживает технологию VLAN, может без проблем передавать такой фрейм дальше по сети, сохраняя тэг.

Вот так будет выглядеть фрейм, после вставки тэга VLAN.

Исходя их рисунка, видим, что VLAN tag состоит из 4 полей, опишим их:

— 2 байта Tag Protocol Identifier (TPID) — это идентификатор протокола, в нашем случае это 802.1Q, в 16-ом виде это поле будет выглядеть как: 0x8100.

— Priority — поле для задания приоритета по стандарту 802.1p (о нем в следующих статьях). Размер этого поля составляет 3 бита (8 значений 0-7).

— Canonical Format Indicator (CFI). Индикатор канонического формата, размер этого поля составляет 1 бит. Это поле указывает на формат mac адреса (1 — кононический, 0 не канонический.)

— VLAN ID, собственно это то, ради чего мы сегодня собрались 🙂 Идентификатор VLAN. Размер поля 12 бит, может принимать значение от 0 до 4095.

При использовании VLAN (тэгирования) по стандарту 802.1Q вносятся изменения в фрейм, следовательно необходимо пересчитать FCS значение, что собственно и делается коммутатором.

В стандарте 802.1Q есть такое понятие как Native VLAN, по умолчанию Native VLAN ID равен единицы (можно менять), Native VLAN характеризуется тем, что этот VLAN не тэгируется.

2. Inter-switch-link (ISL). Протокол, разработанный компанией Cisco и может использоваться только на своем оборудовании.
Этот протокол был разработан еще до принятия 802.1Q.
В настоящее время ISL уже не поддерживается на новом оборудовании, но тем не менее, вы можете столкнуться с работой этого протокола, поэтому нам необходимо с ним ознакомиться.

В отличии от 802.1Q, где осуществлялось простое тэгирование кадра (вставка 4 байт внутрь фрейма), здесь используется технология инкапсуляции, тоесть добавляется некий заголовок, в котором содержится информация о VLAN. VLAN ISL, в отличии от 802.1Q поддерживает до 1000 VLAN.

Рассмотрим фрейм в графическом виде, как же выглядит эта инкапсуляция.

Здесь мы можем сразу увидеть первый и пожалуй самый основной недостаток ISL — это увеличение кадра на 30 байт (26 байт заголовок и 4 байта FCS).

Рассмотрим ISL Header более подробно, посмотрим, что же там хранится в стольки то байтах!

• Destination Address (DA) — адрес получателя, здесь указывается специальный мультикаст адрес, который и говорит о том, что используется кадр инкапсулирован с помощью ISL. Мультикаст адрес может быть 0x01-00-0C-00-00 или 0x03-00-0c-00-00.
• Type — длина поля 4 бита, указывает протокол, который инкапсулирован в фрейм. Может принимать несколько значений:

0000 — Ethernet
0001 — Token-Ring
0010 — FDDI
0011 — ATM

В нашем случае так как мы рассматриваем Ethernet , то это значение будет равен всем 0.

• USER — некий такой «урезанный» аналог поля Priority в 802.1Q, служит для задания приоритета кадру. Хоть и поле занимает 4 бита, может принимать 4 значения (в 802.1Q — 8).
• Source Address (SA) — адрес источника, на это место подставляется значение MAC адреса порта, с которого был отправлен данный инкапсулированный фрейм.
• LEN — длина фрейма. Здесь не учитываются такие поля как: DA,TYPE,USER,SA,LEN,FCS. Таким образом получается что это значение равно инкапсулированному кадру — 18 байт.
• AAAA03 (SNAP) — SNAP и LLC (данное поле содержит значение AAAA03).
• HSA — High Bits of Source Address — 3 старшие байта MAC адреса (помним что в этих байтах содержится код производителя), для Cisco это 00-00-0C
• VLAN — наконец-то добрались до самого главного поля. Здесь собственно указывается идентификатор VLAN. Поле имеет размер в 15 бит.
• BPDU — Bridge Protocol Data Unit и Cisco Discovery Protocol. Поле для протоколов BPDU и CDP. Что это и для чего, мы познакомимся в следующих статьях.
• INDX — Index, указывается индекс порта отправителя, используется в диагностических целях.
• RES — Reserved for Token Ring and FDDI. Резервное поле для Token Ring и FDDI. Поле имеет 16 битный размер. Если используется протокол ethernet то в это поле помещаются все нули.
• Encapsulated Frame — это обычный фрейм который был инкапсулирован. В данном фрейме есть сови собственные поля, такие как DA,SA, LEN, FCS и так далее.
• FCS — собственный ISL FCS (так как кадр полностью меняется, нужна новая проверка фрейма, последние 4 байта для этого и предназначены).

Можно сделать некоторые выводы, в пользую 802.1Q.

1. Тэгирование добавляет к кадру всего 4 байта, в отличие от ISL (30 байт).
2. 802.1Q поддерживается на любом оборудовании, которое поддерживает VLAN, тогда как ISL работает только на устройствах Cisco, и далеко не всех.

В этой статье мы кратко ознакомились с понятием VLAN. Дальше будем разбираться в деталях.

Ещё один небольшой инструмент, который может немного увеличить удобство работы: banner. Это объявление, которое циска покажет перед авторизацией на устройство.

Switch(config)#banner motd q Enter TEXT message. End with the character "q". It is just banner. q Switch(config)#
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.
Switch(config)#hostname HOSTNAME

2) Создать все вланы и дать им название
Switch(config)#vlan VLAN-NUMBER Switch(config-vlan)#name NAME-OF-VLAN

3) Настроить все access-порты и задать им имя
Switch(config-if)#description DESCRIPTION-OF-INTERFACE Switch(config-if)#switchport mode access Switch(config-if)#switchport access vlan VLAN-NUMBER

Удобно иногда бывает настраивать интерфейсы пачками:

Msk-arbat-asw3(config)#interface range fastEthernet 0/6 - 10 msk-arbat-asw3(config-if-range)#description FEO msk-arbat-asw3(config-if-range)#switchport mode access msk-arbat-asw3(config-if-range)#switchport access vlan 102

4) Настроить все транковые порты и задать им имя:
Switch(config-if)#description DESCRIPTION-OF-INTERFACE Switch(config-if)#switchport mode trunk Switch(config-if)#switchport trunk allowed vlan VLAN-NUMBERS

5) Не забывайте сохраняться:
Switch#copy running-config startup-config

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. Добавить метки

VLAN (Virtual Local Area Network) позволяет в коммутаторах или роутерах создать несколько виртуальных локальных сетей на одном физическом сетевом интерфейсе. Простой и удобный способ разделения трафика между клиентами или базовыми станциями, использование VLAN.

Технология VLAN заключается в том, что к сетевому кадру (2-й уровень) прибавляется дополнительный заголовок tag, который содержит служебную информацию и VLAN ID. Значения VLAN ID могут быть от 1 - 4095. При этом 1 зарезервирована как VLAN по умолчанию.

При работе с VLAN важно понимать, что такое тегированный и нетегированный трафик. Тегированный трафик (с идентификатором влана) в основном идет между коммутаторами и серверами. Обычные же компьютеры (особенно под управлением ОС Windows) не понимают тегированный трафик. Поэтому на тех портах, которые смотрят непосредственно на рабочие станции или в сеть с неуправляемым коммутатором, выдается нетегированный трафик. Т.е. от сетевого кадра отрезается тег. Это также происходит, если на порту настроен VLAN ID = 1.

Также существует понятие, как trunk (Транк). Транком называют порты коммутатора, по которым идет трафик с разными тегами. Обычно транк настраивается между коммутаторами, чтобы обеспечить доступ к VLAN с разных коммутаторов.

Использование VLAN на оборудовании Mikrotik

Роутеры и коммутаторы Mikrotik поддерживают до 250 VLANs на одном Ethernet интерфейсе. Создавать VLAN его можно не только на Ethernet интерфейсе, но и на Bridge, и даже на туннеле EoIP. VLAN может быть построен в другом VLAN интерфейсе, по технологии “Q-in-Q”. Можно делать 10 и более вложенных VLAN, только размер MTU уменьшается с каждым разом на 4 байта.

Разберем использование VLAN на примере. Задача:

• Создать VLAN для HOTSPOT (172.20.22.0/24)
• Создать VLAN для VIOP-телефонии (172.21.22.0/24)
• Изолировать сети 172.20.22.0/24, 172.21.22.0/24 друг от друга и от доступа в сеть 10.5.5.0/24
• Назначить Ether2 порт, на работу в сети 172.20.22.0/24 (VLAN)
• Назначить Ether3, Ether4 на работу в сети 172.21.22.0/24 (VLAN)

Исходные данные:

• Интернет на Ether1, назначен на Brigde интерфейс — Ethernet
• Локальная сеть (10.5.5.0/24), назначена на Brigde интерфейс — LAN

Создание VLAN интерфейсов

Создаем VLAN2 (ID=2), VLAN3 (ID=3) и назначаем их на Bridge интерфейс LAN. Интерфейс LAN будет выступать в качестве Trunk соединения.

/interface vlan add name=VLAN2 vlan-id=2 interface=LAN /interface vlan add name=VLAN3 vlan-id=3 interface=LAN

Создание Bridge интерфейсов

Создаем BridgeVLAN2, BridgeVLAN3 интерфейсы под VLAN:

/interface bridge add name=BridgeVLAN2 /interface bridge add name=BridgeVLAN3

Связь VLAN интерфейсов с Bridge соединениями

Связываем интерфейсы VLAN (VLAN2, VLAN3) с Bridge (BridgeVLAN2, BridgeVLAN3) соединениями:

/interface bridge port add interface=VLAN2 bridge=BridgeVLAN2 /interface bridge port add interface=VLAN3 bridge=BridgeVLAN3

Создание IP-адресации

Присваиваем каждому BridgeVLAN2/BridgeVLAN3 интерфейсу IP-адрес — 172.20.22.1/24 (VLAN 2), 172.21.22.1/24 (VLAN 3):

/ip address add address=172.20.22.1/24 interface=BridgeVLAN2 /ip address add address=172.21.22.1/24 interface=BridgeVLAN3

Создание пула адресов

Задаем диапазон выдаваемых IP-адресов, для сетей (172.20.22.0/24, 172.21.22.0/24):

/ip pool add name=poolVLAN2 ranges=172.20.22.2-172.20.22.254 /ip pool add name=poolVLAN3 ranges=172.21.22.2-172.21.22.254

Настройка DHCP сервера

Для того чтобы устройства получали сетевые настройки, автоматически, настроим DHCP сервер, для локальных сетей (172.20.22.0/24, 172.21.22.0/24):

/ip dhcp-server add name=dhcpVLAN2 interface=BridgeVLAN2 address-pool=poolVLAN2 disabled=no /ip dhcp-server add name=dhcpVLAN3 interface=BridgeVLAN3 address-pool=poolVLAN3 disabled=no /ip dhcp-server network add address=172.20.22.0/24 gateway=172.20.22.1 /ip dhcp-server network add address=172.21.22.0/24 gateway=172.21.22.1

Настройка Firewall. Доступ к интернет для VLAN сетей

У меня выполнена настройка безопасности, по этой . Поэтому для того чтобы устройства из локальных сетей (172.20.22.0/24, 172.21.22.0/24), имели выход в интернет, добавляем для них правило:

/ip firewall filter add chain=forward action=accept src-address=172.20.22.0/24 comment="Access Internet From LAN" /ip firewall filter add chain=forward action=accept src-address=172.21.22.0/24 comment="Access Internet From LAN"

Изолирование VLAN сетей

Необходимо чтобы сети VLAN2 (172.20.22.0/24), VLAN3 (172.21.22.0/24), были изолированы друг от друга и от доступа в основную локальную сеть 10.5.5.0/24. Создаем списки локальных сетей (LOCAL):

/ip firewall address-list add list=LOCAL address=10.5.5.0/24 /ip firewall address-list add list=LOCAL address=172.20.22.0/24 /ip firewall address-list add list=LOCAL address=172.21.22.0/24

Создаем правила блокировки доступа к локальным сетям (LOCAL) из сетей 172.20.22.0/24, 172.21.22.0/24. Запрещающие правила, обязательно ставим выше разрешающих:

/ip firewall filter add chain=forward action=drop src-address=172.20.22.0/24 dst-address-list=LOCAL /ip firewall filter add chain=forward action=drop src-address=172.21.22.0/24 dst-address-list=LOCAL

Распределение VLAN по портам роутера Mikrotik

Назначаем порты роутера, на работу в том или ином VLAN. Порт ether2 — BridgeVLAN2, порты ether3, ether4 — BridgeVLAN3:

/interface bridge port add interface=ether2 bridge=BridgeVLAN2 /interface bridge port add interface=ether3 bridge=BridgeVLAN3 /interface bridge port add interface=ether4 bridge=BridgeVLAN3

Информация : не обязательно назначать Bridge соединение на каждый порт, для принадлежности к тому или иному VLAN. Достаточно задать Bridge соединение, только на один порт, а затем используя Master port указывать принадлежность к VLAN, другие порты.

На этом добавление и настройка VLAN окончена. В итоге получили две изолированные сети, с доступом в интернет. Поместили созданные VLAN сети в Trunk соединение, что позволит в случае необходимости сегментирования VLAN сетей на другой роутер, легко это сделать. Назначили необходимые порты роутера на работу в соответствующих VLAN сетях.