第4章局域网技术及网络组建

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1、局域网技术与局域网组建第4章局域网技术及网络组建本章主要内容：虚拟局域网三层交换技术生成树协议链路聚合4.1虚拟局域网4.1.1虚拟局域网的产生在交换机构成的网络中，所有的设备都会转发广播帧，因此任何一个广播帧或多播帧（MulticastFrame）都将被广播到整个局域网中的每台主机，如图4-1所示。在网络通信中，广播信息是普遍存在的，这些广播帧将占用大量的网络带宽，导致网络速度和通信效率下降，并额外增加了网络主机为处理广播信息所产生的负荷。图4-1ARP广播扩散路由器能实现对广播域的分割和隔离。但路由器所带的以

2、太网接口数量有限，一般是1-4个，远远不能满足对网络分段的需要，而交换机上有较多的以太网端口，为在交换机上实现不同网段的广播隔离，产生了VLAN交换技术。一个VLAN就是一个网段，通过在交换机上划分VLAN（同一交换机上可划分不同的VLAN，不同的交换机上可属于同一个VLAN），可将一个大的局域网划分成若干个网段，每个网段内所有主机间的通信和广播仅限于该VLAN内，广播帧不会被转发到其他网段。即一个VLAN就是一个广播域，VLAN间不能直接通信，从而实现了对广播域的分割和隔离。虚拟局域网的特点：VLAN可以看成是

3、一组客户工作站的集合，这些工作站不必处于同一个物理网络上（跨交换机），它们可以不受地理位置的限制而加入同一个逻辑子网中，就象处于同一个局域网上一样进行通信和信息交换。在同一个物理网络中不同的工作组也可划分不同的VLAN，通常，同一组织部门在同一广播域，不同的组织部门即使连在同一个物理网络中也可划分不同的VLAN。虚拟网技术把传统的广播域按需要分割成各个独立的子广播域，将广播限制在虚拟工作组中，由于广播域的缩小，网络中广播包消耗带宽所占的比例大大降低，网络的性能得到显著的提高。图4-2VLAN的广播域在引入VLAN

4、后，交换机的端口按用途分为访问连接端口（AccessLink）和汇聚链接端口（TrunkLink）。基于端口的VLAN分为两类:Port-VLANTag-VLAN访问连接端口通常用于连接客户的PC，以提供网络接入服务。该端口只属于某一个VLAN，并且向该VLAN发送或接收数据帧。端口所属的VLAN通常称作Port-VLAN。Port-VLAN有以下特点:①VLAN是划分出来的逻辑网络，是第二层网络；②VLAN端口不受物理位置的限制；③VLAN隔离广播域。Port-VLAN的工作机制是：通过查找MAC地址表，交换机

5、只对同一VLAN中的数据进行转发，对发往不同VLAN的数据不转发。4.1.2VLAN的工作机制汇聚链接端口属于所有VLAN共有，承载所有VLAN在交换机间的通信流量。此端口所属的VLAN通常称作Tag-VLAN。Tag-VLAN有以下特点：①传输多个VLAN的信息；②实现同一VLAN跨越不同的交换机；③要求Trunk至少要100M。汇聚链路承载了所有VLAN的通信量，为了标识各数据帧属于哪一个VLAN，需要对流经汇聚链路的数据帧进行打标（tag）封装，以附加上VLAN信息，使交换机通过VLAN标识，将数据帧转发到

6、对应的VLAN中。目前交换机支持的打标封装协议有IEEE802.1Q和ISL。其中IEEE802.1Q是经过IEEE认证的对数据帧封装附加VLAN识别信息的协议，属于国际标准协议，适用于各个厂商生产的交换机，该协议简称dot1q。而ISL协议仅适用于Cisco。IEEE802.1Q中附加的VLAN识别信息，是位于原数据帧中“源MAC地址”和“类型（Type）”之间，添加了2字节的标记协议标识（TPID）和2字节的标记控制信息（TCI），如图4-3所示。图4-3IEEE802.1Q当HOSTB发送数据到HOSTY时

7、，在进入交换机端口前，数据帧的头部并没有被加上VLANTag标记，当数据进入交换机SwitchA端口后，根据端口所属的VLAN2，在数据帧的头部加上VLAN2的Tag标记，在交换机中查找此VLAN2的MAC地址表，没有找到对应的端口后，在VLAN2中广播，当数据通过交换机SwitchA的级联端口24时，由于该端口为TRUNK口，数据从此端口转出时仍带有VLAN2的Tag标记，到交换机SwitchB的级联端口24，根据VLAN2的Tag标记，在SwitchB的VLAN2中广播，HOSTY响应，得到对应的目标端口2，

8、SwitchB剥去VLAN2的Tag标记后，将数据帧从端口2转发给HOSTY。其工作原理如图4-4所示。图4-4VLAN的工作机制在实际应用中，通常需要跨越多台交换机的多个端口划分VLAN，比如，同一个部门的员工，可能会分布在不同的建筑物或不同的楼层中，此时的VLAN，将跨越多台交换机，VLAN的划分不受网络端口的实际物理位置的限制，如图4-5所示。4.1.3虚拟局域网的