Private+VLAN在Linux系统上的研究与实现

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1、山东大学硕士学位论文PrivateVLAN在Linux系统上的研究与实现姓名：高林林申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：王德强;吴海萍2012-10-25山东大学硕士学位论文摘要VLAN技术的出现，使得管理员根据实际应用需求，把同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广播域，每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有相同的属性。基于用户安全和管理计费等方面考虑，运营商一般要求接入用户互相在第二层隔离。普通的隔离手段是每个用户一个VLAN，但是根据IEEE802．1Q协议规定，设备最大可使用VLAN资源为4094个

2、。对核心层设备来说，如果每个用户一个VLAN，那么4094个VLAN就远远不够，因此引入了PrivateVLAN的概念。PrivateVLAN采用二层VLAN结构：PrivateVLAN和SecondaryVLAN。上行设备只需识别PrivateVLAN，不用关心PrivateVLAN中包含的SecondaryVLAN，从而节省了VLAN资源，简化了网络配置。本论文对PrivateVLAN原理进行深入分析和研究，并选择在Linux平台上实现VLAN子系统。通过分析VLAN子系统和交换机软件平台的其它子系统的关系，给出了VLAN子系统设计方案。通过分析VLAN的

3、功能性需求，对VLAN子系统进行模块化设计并分析模块之间的关系。VLAN子系统基于Linux内核开发，划分为用户态和内核态两个部分，分别处理不同的流程，实现了系统的可维护性和稳定性。VLAN子系统系统支持分布式设备，利用多线程技术来解决了消息通信、消息处理的复杂性。完备支持主控板、备板、接口板，单独的接口板可以进行接口上报文转发，主控板异常挂死，备板可以替换成新的主控板，从而提高了报文转发的稳定性和效率。在支持PrivateVLAN硬件特性的三层交换机和路由器分布式设备上，加载基于Linux的VLAN子系统，可以在设备上配置PrivateVLAN功能，以实现报

4、文在设备上可靠有效的转发，并可达到节约IP地址、节省VLAN和简化网络配置的功能。此设备在园区网和企业网已经得到应用。关tlt词-PrivateVLAN；SecondaryVLAN；Linux内核；多线程山东大学硕士学位论文ABSTRACTWiththeemergenceofVLANtechnology,usersinthesamephysicalLANaredividedintodifferentbroadcastdomainslogicallyandmanagedintermsofbusinesssemantics．EachVLANcontainsaset

5、ofcomputerworkstationswiththesamerequirements，andhasthesamepropertiesasthephysicalLAN．Duetousersecurityandaccountmanagement，etc，usersareusuallyisolatedintier2．OnegeneralmeansofisolationisoneVLANperuser．ThemaximumnumberofVLANsinanequipmentis4094accordingtoIEEE802．1Q．Forthecoredevices

6、，4096VLANsarefarfrombeingenoughifoneVLANperuser．So，theconceptofPrivateVLANiSintroduced．PrivateVLANhasa2-tierstructureofPrivateVLANandSecondaryVLAN．UpstreamdeviceonlyrecognizesPrivateVLAN，anddoesnotcaretheSecondaryVLAN．Therefore，itsavesVLANresources，andsimplifiesnetworkconfiguration．

7、ThisthesisexplorestheprinciplesofPrivateVLAN．Linuxplatformischosenastheimplementationplatform．AfterstudyingtherelationshipbetweenVLANsubsystemsandtheothersubsystemsofswitchsoftwaresystem，thisthesisproposedtheVLANsubsystemdesign．Inaddition，accordingtothefunctionalrequirementsofVLAN，t

8、histhesisalsopresen