二層組網(wǎng)相關(guān)技術(shù)綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u18206二層組網(wǎng)相關(guān)技術(shù)綜述 1290731.1Eth-trunk技術(shù) 1115081.2VLAN技術(shù) 2223441.3生成樹協(xié)議 61.1Eth-trunk技術(shù)隨著企業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，企業(yè)人數(shù)在不斷地增多，企業(yè)用戶對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求也越來越大。在保證網(wǎng)絡(luò)通暢的前提下，還需要保證網(wǎng)絡(luò)中骨干鏈路的帶寬與可靠性。我們可以通過在骨干鏈路添加額外的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，來實(shí)現(xiàn)增加網(wǎng)絡(luò)帶寬速率以及提高可靠性的目的，但這種方案投入的經(jīng)濟(jì)成本較大。在核心層的骨干鏈路上使用鏈路聚合技術(shù)，該技術(shù)在不改動(dòng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那疤嵯?，增加核心層鏈路的可靠性。鏈路聚合技術(shù)將多根物理鏈路捆綁為一根邏輯上的鏈路，使得邏輯鏈路的網(wǎng)絡(luò)帶寬比原來增加了數(shù)倍之多，而且在同一根邏輯鏈路內(nèi)，各個(gè)物理鏈路處于相互備份的狀態(tài)。Eth-trunk鏈路聚合示意圖如圖1.1所示，在同一個(gè)Eth-trunk組之內(nèi)，里面的所有鏈路可以同時(shí)處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，各個(gè)鏈路都可以實(shí)現(xiàn)相互備份的目的，盡量避免了由于網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)故障所造成的通信癱瘓，提高了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的物理鏈路的可靠性。圖1.1Eth–trunk示意圖手動(dòng)負(fù)載均衡是鏈路聚合的一種模式。在該模式下，網(wǎng)絡(luò)管理員通過手工配置的方式建立Eth-Trunk組，并將成員接口鏈路的加入相應(yīng)的Eth-trunk組中。一個(gè)Eth-Trunk組內(nèi)的物理鏈路都參與數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，平均分擔(dān)流量，如果某條活動(dòng)鏈路發(fā)生故障，組內(nèi)的其他成員會均分故障鏈路所承擔(dān)的流量。在核心層骨干鏈路上使用鏈路聚合技術(shù)有以下三個(gè)好處。增加帶寬單根邏輯鏈路的帶寬等于Eth-trunk組內(nèi)處于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的各個(gè)物理鏈路帶寬之和。(2)提高網(wǎng)絡(luò)可靠性在某一時(shí)刻，當(dāng)一個(gè)邏輯鏈路組中的某條物理鏈路發(fā)生故障，該故障鏈路所承擔(dān)的流量會被切換到其他處于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的物理鏈路上，以達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)可靠性的目的。(3)流量負(fù)載分擔(dān)在同一個(gè)邏輯鏈路聚合組中，流量可以在各個(gè)物理鏈路之間進(jìn)行流量的負(fù)載分擔(dān)，讓每個(gè)物理鏈路的帶寬得到充分的利用。1.2VLAN技術(shù)VLAN即虛擬局域網(wǎng)，它是一個(gè)在交換機(jī)上將大的廣播域?qū)澐譃槎鄠€(gè)小型廣播域的二層技術(shù)。在同一個(gè)VLAN內(nèi)，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備終端之間可以互相進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而不同VLAN間的設(shè)備通常情況下是不可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的。VLAN日常組網(wǎng)示意圖如圖1.2所示，兩個(gè)終端用戶雖在連接在同一個(gè)臺交換機(jī)上，但是屬于不同的vlan。圖1.2VLAN常規(guī)組網(wǎng)示意圖在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理的二層數(shù)據(jù)幀都是帶有VLAN標(biāo)簽的，數(shù)據(jù)幀遵循IEEE801.1Q封裝格式，數(shù)據(jù)幀二層封裝格式如圖1.3所示圖1.3帶有VLAN標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀封裝格式在圖1.3中，在VLANtag的VID字段表示該數(shù)據(jù)幀是由那個(gè)VLAN發(fā)出。VLANID的取值范圍為0-4095,而VLANID等于0的VLAN為協(xié)議保留數(shù)值，所以VLANID可用于配置的范圍為1-4095。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，合理地劃分VLAN，有利于縮小廣播域的范圍。在一個(gè)支持VLAN功能的局域網(wǎng)中，鏈路類型分為兩種：接入鏈路，中繼鏈路。鏈路示意圖如圖1.4所示圖1.4VLAN鏈路類型示意圖其中，接入鏈路指的是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)接入終端之間的鏈路，中繼鏈路指的是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的鏈路。一個(gè)VLAN數(shù)據(jù)幀，在轉(zhuǎn)發(fā)過程中，也可能帶VLAN標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)，也可能不帶VLAN標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)。在說到VLAN劃分的時(shí)候，如果交換機(jī)的一個(gè)端口被劃分到VLANX中，則我們就稱這個(gè)數(shù)據(jù)為VLANX的數(shù)據(jù)幀。對于帶有VLANtag的數(shù)據(jù)幀，交換機(jī)可以識別數(shù)據(jù)幀中的VID來判斷該數(shù)據(jù)幀所屬VLAN，而不帶VLANtag的數(shù)據(jù)幀，交換機(jī)則需要通過某種特定的規(guī)則來判定或劃分它屬于哪一個(gè)VLAN。PVID為端口VLANID標(biāo)識符，主要用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀所屬的VLAN。交換機(jī)的每一個(gè)端口，默認(rèn)PVID為1。交換機(jī)關(guān)于VLAN的端口類型有三種，分別為access端口，trunk端口，hybrid端口。三種端口對接收或發(fā)送數(shù)據(jù)幀的操作如表1.1所示表1.1交換機(jī)的三種端口類型接口類型對接收不帶Tag的報(bào)文處理對接收帶Tag的報(bào)文處理發(fā)送幀處理過程Access接口接收該報(bào)文，并打上缺省的VLANID。1.當(dāng)VLANID與缺省VLANID相同時(shí)，接收該報(bào)文。1.當(dāng)VLANID與缺省VLANID不同時(shí)，丟棄該報(bào)文。先剝離幀的PVIDTag，然后再發(fā)送。Trunk接口1.打上缺省的VLANID，當(dāng)缺省VLANID在允許通過的VLANID列表里時(shí)，接收該報(bào)文。1.打上缺省的VLANID，當(dāng)缺省VLANID不在允許通過的VLANID列表里時(shí)，丟棄該報(bào)文。1.當(dāng)VLANID在接口允許通過的VLANID列表里時(shí)，接收該報(bào)文。1.當(dāng)VLANID不在接口允許通過的VLANID列表里時(shí)，丟棄該報(bào)文。1.當(dāng)VLANID與缺省VLANID相同，且是該接口允許通過的VLANID時(shí)，去掉Tag，發(fā)送該報(bào)文。1.當(dāng)VLANID與缺省VLANID不同，且是該接口允許通過的VLANID時(shí)，保持原有Tag，發(fā)送該報(bào)文。續(xù)表1.2Hybrid接口1.打上缺省的VLANID，當(dāng)缺省VLANID在允許通過的VLANID列表里時(shí)，接收該報(bào)文。1.打上缺省的VLANID，當(dāng)缺省VLANID不在允許通過的VLANID列表里時(shí)，丟棄該報(bào)文1.當(dāng)VLANID在接口允許通過的VLANID列表里時(shí)，接收該報(bào)文。1.當(dāng)VLANID不在接口允許通過的VLANID列表里時(shí)，丟棄報(bào)文。當(dāng)VLANID是該接口允許通過的VLANID時(shí)，發(fā)送該報(bào)文。可以通過命令設(shè)置發(fā)送時(shí)是否攜帶Tag。這三種端口主要是給交換機(jī)接口收到的數(shù)據(jù)幀打上或剝離VLANTAG，用于判斷數(shù)據(jù)幀所屬VLAN以及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀到其他合適的物理接口。1.3生成樹協(xié)議在傳統(tǒng)的以太網(wǎng)二層交換網(wǎng)絡(luò)中，為了提高交換網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，避免交換環(huán)路所引發(fā)的廣播風(fēng)暴以及MAC地址表項(xiàng)漂移等問題，交換機(jī)通常會運(yùn)行一款生成樹協(xié)議。在以太網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)上配置生成樹協(xié)議后，交換機(jī)之間通過交互生成樹協(xié)議報(bào)文，選擇一個(gè)指定根橋，然后以指定根橋?yàn)楹诵?，通過協(xié)議算法阻塞非最優(yōu)的鏈路，被阻塞的鏈路不會參與該生成樹內(nèi)的流量轉(zhuǎn)發(fā)，只能當(dāng)做其他鏈路的備份鏈路。生成樹協(xié)議運(yùn)行完畢后，交換機(jī)之間就會生成一個(gè)無環(huán)的二層交換網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)活動(dòng)鏈路發(fā)生故障以后，生成樹協(xié)議會重啟冗余鏈路，使該冗余鏈路處于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，生成樹協(xié)議也在升級換代。生成樹協(xié)議從最早的的IEEE801.1D中定義的STP發(fā)展到了IEEE801.1w中定義的快速生成樹協(xié)議RSTP，然后再到最新的IEEE801.1s中定義的多生成樹協(xié)議MSTP。在三款生成樹協(xié)議中，MSTP的兼容性是最好的，可以兼容RSTP、STP，而RSTP只能兼容STP。三種生成樹協(xié)議之間的對比如表1.2所示。表1.2三種生成樹協(xié)議比較生成樹協(xié)議特點(diǎn)應(yīng)用場景STP1.形成一棵無環(huán)路的樹，解決廣播風(fēng)暴并實(shí)現(xiàn)冗余備份。1.收斂速度較慢。無需區(qū)分用戶或業(yè)務(wù)流量，所有VLAN共享一棵生成樹。RSTP1.形成