交换机Trunk隧道技术应用一

企业网络组建和改造项目中，很少有企业只采用一台交换机上实现吧？如果企业规模扩大了，在原来的交换机网络中，如果新添加一台交换机，很可能出来新的问题来，让我们来看看本小节的实际例子。
    　　
　　场景描述:VLAN创建的问题
　　
　　某平面广告公司原有20多名员工，共有19个客户端计算机接入了公司的交换机。广告公司公司规模较小，并且没有配网络管理员，公司的网络由集成商组建后一直比较稳定的运行着。由于业务的拓展，公司从平面广告业务发展到影视制作等多种媒介资源的为一体的企业。各个部门都招聘了员工，人员从20多名增加到40多名，客户端计算机的数量也翻了一倍，原有的24口交换机已经不能满足现在的需求。
　　
　　公司新购置了一台24口交换机，一位网络技术相对较好的老员工被安排负责此项工作。这位老兄在之前的网络集成时就负责本公司和集成商的配合工作，此次他按照原来留下的配置文档再新交换机上也敲了一遍。
　　
　　第1步：创建VLAN
　　　　Switch2#vlan database
　　　　Switch2(vlan)#vlan 2 name meijie  //建立媒介部VLAN
　　　　Switch2(vlan)#vlan 3 name shangwu  //建立商务部VLAN
　　　　Switch2(vlan)#vlan 4 name caiwu  //建立财务部VLAN
　　第2步：把端口分配到VLAN
　　　　Switch2(config)#interface range fastEthernet 0/5 – 8
　　　　Switch2(config-if)#Switchport access vlan 2  //将5至8端口放入VLAN2中
　　　　Switch2(config)#interface range fastEthernet 0/9 – 11
　　　　Switch2(config-if)#Switchport access vlan 3     //9至11端口放入VLAN3中
　　　　…后续步骤省略
　　　　
　　应该注意，interface range fastEthernet X/X –X是应用在Cisco IOS软件12.1以上的版本，如果你使用的是Cisco IOS软件12.1以前的发布的版本的话，应该用命令：Switchport access vlan vlanID，把端口加入VLAN。
　　
　　完成上述步骤后，将所有客户端从配线架上用跳线接入到交换机的不同端口，并用一条跳线连接了Switch1的fastEthernet 0/2和Switch2的fastEthernet 0/1端口。本以为这项工作就这样顺利完成了，但不同交换机中同一部门的客户端就是无法通信。
　　
　　起初以为是IP地址配置的问题，但检查客户端之后，发现同一台交换机中（同一VLAN）的客户端通信一点问题也没有。在尝试了一切可能的办法之后，还无法解决问题，所以只能求助原理负责系统集成那家公司前来帮忙。
　　
　　工程师到达广告公司之后，首先在新交换机上检查了VLAN的配置，发现VLAN的配置没有问题。在特权模式下使用命令用show vlan来检查是否将端口分配给正确的VLAN：
　　　　　　VLAN　Name　　　　　　　Status　 Ports
　　　　　　====　===============　======　=======================
　　　　　　1　　　default　　　　　　　active　Fa0/2, Fa0/4, Fa0/16, Fa0/17
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Fa0/18, Fa0/19, Fa0/20,
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Fa0/22, Fa0/23, Fa0/24,
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Gi0/1            Gi0/2
　　　　　　2　　　meijie　　　　　　　　　active　Fa0/5, Fa0/6, Fa0/7, Fa0/8
　　　　　　3　　　shangwu　　　　　　　　active　Fa0/9, Fa0/10, Fa0/11
　　　　　　4　　　caiwu　　　　　　　　　active　Fa0/12, Fa0/13, Fa0/14, Fa0/15
　　　　　　1002　 fddi-default　　　　　active
　　　　　　1003　 token-ring-default　　active
　　　　　　1004　 fddinet-default　　　 active
　　　　　　1005　 trnet-default　　　　 active
　　　　
　　既然已经分配了正确的VLAN名称和接口，为什么在两台交换机之间无法通信呢？要得出新交换机的客户端和原有交换机不能通信的真正原因，还要从VLAN工作的原理中找出答案。

 　　Trunking 技术的实现
　　
　　在“7.1.2 VLAN的实现原理”部分看到，要传输多个VLAN的通信，就需要用专门的协议封装或者加上标记（tag），以便接收设备能区分数据所属的VLAN。VLAN标识从逻辑上定义了，数据包使用哪种协议进行封装。而最常用到的是IEEE 802.1Q和CISCO私有的ISL协议。
　　
　　除IEEE 802.1Q、ISL协议外还有两种封装技术：IEEE 802.10和ATM LAN仿真（LANE）。IEEE 802.10常用于光纤分布接口（FDDI）帧内传达VLAN的信息。而LANE则用于异步传输模式（ATM）网络中传输VLAN。下面介绍IEEE 802.1Q和ISL协议，以替代ISL的动态中继协议。
　　
　　1．ISL（交换机间链路）
　　是一种CISCO专用的协议，用于连接多个CISCO交换机。使用ISL后，每个数据帧头部都会被附加26字节的“ISL包头（ISL Header）”，并且在帧尾携带上包括ISL包头在内的整个数据帧进行计算后得到的4字节CRC值。换而言之，就是总共增加了30字节的信息，如图7-5所示。在使用ISL的环境下，当数据帧离开汇聚链路时，只要简单地去除ISL包头和新CRC就可以了。由于原先的数据帧及其CRC都被完整保留，因此无须重新计算CRC。ISL有如用ISL包头和新CRC将原数据帧整个包裹起来，因此也被称为“封装型VLAN（Encapsulated VLAN）”。图7-8中显示了ISL的数据帧。

图7-8  ISL的数据帧

       2．IEEE 802.1Q（虚拟桥接局域网标准）
　　
　　IEEE 802.1Q，俗称“Dot One Q”，正式名称是虚拟桥接局域网标准，用在不同的产家生产的交换机之间。一个IEEE 802.1Q干道端口同时支持加标签和未加标签的流量。一个802.1Q干道端口被指派了一个默认的端口Vlan ID（PVID），并且所有的未加标签的流量在该端口的默认PVID上传输。一个带有和外出端口的默认PVID相等的Vlan ID的包发送时不被加标签。所有其他的流量发送是被加上Vlan标签的。
　　
　　IEEE 802.1Q所附加的VLAN识别信息，位于数据帧中“发送源MAC地址”与“类别域（Type Field）”之间。具体内容为2字节的TPID和2字节的TCI，共计4字节。在数据帧中添加了4字节的内容，那么CRC值自然也会有所变化。这时数据帧上的CRC是插入TPID、TCI后，对包括它们在内的整个数据帧重新计算后所得的值。
　　
　　而当数据帧离开汇聚链路时，TPID和TCI会被去除，这时还会进行一次CRC的重新计算。TPID的值，固定为0x8100。交换机通过TPID，来确定数据帧内附加了基于IEEE 802.1Q的VLAN信息。基于IEEE 802.1Q附加的VLAN信息，就像在传递物品时附加的标签。因此，它也被称作“标签型VLAN（Tagging VLAN）”。图7-9中显示了IEEE 802.1Q的数据包。

图7-9  IEEE 802.1Q的数据帧

　　不论是IEEE 802.1Q的“Tagging VLAN”，还是ISL的“Encapsulated VLAN”，都不是很严密的称谓。不同的书籍与参考资料中，上述词语有可能被混合使用，因此需要大家在学习时格外注意。
　　
　　3．动态中继协议
　　动态中继协议DTP，是 VLAN 组中思科的私有协议，主要用于协商两台设备间链路上的中继过程及中继封装 802.1Q 类型。DTP的用途是取代动态ISL（Dynamic ISL，DISL）。
　　
　　下列是DTP可以配置的几种不同的状态：
    * Access：使某个接口无条件进入Access模式，无DTP功能。
    * Trunk：使某个接口无条件进入trunk模式并进行trunk链路协商，无论其邻居接口处于何种模式。
    * Nonegotiate：指定DTP协商报文不允许在二层接口上发送。非协商状态，使接口成为永久的中继接口。由于接口不使用DTP信息帧进行通信，因此不会有协商发生。如果与非交换机设备相连的交换机接口存在DTP问题，那么在使用trunk之后可以使用nonegotiate，使得接口可以继续中继，但不会发送任何DTP信息。
    * Dynamic desirable：使某个接口既主动发送DTP报文，也允许对DTP报文进行响应，这是以太网接口的默认状态。如果邻居接口是中继接口，并且被设置为on，desirable或auto，那么希望desirable状态下的这个接口成为中继接口。
    * Dynamic auto：使某个接口可以响应DTP报文，但不允许主动发送DTP报文。只有在相邻接口要求该接口成为中继接口时才会成为中继接口。这是所有交换机接口的默认配置。auto接口不会主动要求对方，如果两个接口都被配置成auto状态，那么这两个接口都不会成为中继端。
    * On：无论对端配置如何，该接口始终为中继接口。使用on状态时，必须指明帧的标记方式，因为此状态下接口不与对端进行协商。
    * Off：该拉口永远是非中继接口。