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S7700, S9700 V200R010C00 配置指南-以太网交换

本文档针对设备的以太网业务,主要包括链路聚合配置、VLAN配置、Voice VLAN配置、VLAN mapping配置、QinQ配置、GVRP配置、MAC表配置、STP/RSTP/MSTP配置和SEP配置等。

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原理描述

原理描述

VLAN聚合通过定义Super-VLAN和Sub-VLAN,使Sub-VLAN只包含物理接口,负责保留各自独立的广播域;Super-VLAN不包含物理接口,只用来建立三层VLANIF接口。然后再通过建立Super-VLAN和Sub-VLAN间的映射关系,把三层VLANIF接口和物理接口两部分有机的结合起来,实现所有Sub-VLAN共用一个网关与外部网络通信,并用ARP Proxy实现Sub-VLAN间的三层通信,从而在实现普通VLAN的隔离广播域的同时,达到节省IP地址的目的。

工作原理

相对每一个普通VLAN都有一个三层逻辑接口和若干物理接口,VLAN聚合定义的Super-VLAN和Sub-VLAN比较特殊:

  • Sub-VLAN:只包含物理接口,不能建立三层VLANIF接口,用于隔离广播域。每个Sub-VLAN内的主机与外部的三层通信是靠Super-VLAN的三层VLANIF接口来实现的。
  • Super-VLAN:只建立三层VLANIF接口,不包含物理接口,与子网网关对应。与普通VLAN不同的是,它的VLANIF接口的Up不依赖于自身物理接口的Up,而是只要它所含Sub-VLAN中存在Up的物理接口就Up。

一个Super-VLAN可以包含一个或多个Sub-VLAN。Sub-VLAN不再占用一个独立的子网网段。在同一个Super-VLAN中,无论主机属于哪一个Sub-VLAN,它的IP地址都在Super-VLAN对应的子网网段内。

这样,Sub-VLAN间共用同一个网关,既减少了一部分子网号、子网缺省网关地址和子网定向广播地址的消耗,又实现了不同广播域使用同一子网网段地址的目的,消除了子网差异,增加了编址的灵活性,减少了闲置地址浪费。

仍以VLAN聚合简介中的例子进行说明,按照VLAN聚合的实现方式,令VLAN10为Super-VLAN,分配子网10.1.1.0/24,VLAN2~VLAN4作为Super-VLAN10的Sub-VLAN,如图5-2所示。

图5-2  VLAN聚合实现示意图

可以看出,Sub-VLAN2、Sub-VLAN3和Sub-VLAN4共用一个子网10.1.1.1/24,这样,该网络中就只有一个子网号10.1.1.0、一个子网缺省网关地址10.1.1.1和一个子网定向广播地址10.1.1.255共三个IP地址不能被主机使用,其余都可以被主机使用。而且,各Sub-VLAN间的界线也不再是从前的子网界线了,它们可以根据其各自主机的需求数目在Super-VLAN对应子网内灵活的划分地址范围,比如Sub-VLAN2实际需要10个,就给它分配10.1.1.2~10.1.1.11的地址段。

Sub-VLAN之间的通信

VLAN聚合在实现不同VLAN共用同一子网网段地址的同时,也给Sub-VLAN间的三层转发带来了问题。普通VLAN中,不同VLAN内的主机可以通过各自不同的网关进行三层互通。但是Super-VLAN中,所有Sub-VLAN内的主机使用的是同一个网段的地址,共用同一个网关地址,主机只会做二层转发,而不会送网关进行三层转发。即实际上,不同Sub-VLAN的主机在二层是相互隔离的,这就造成了Sub-VLAN间无法通信的问题。

解决这一问题的方法就是使用Proxy ARP。

说明:

关于Proxy ARP的原理,请参见S7700, S9700 V200R010C00 配置指南-IP业务》 ARP配置 中的“Proxy ARP”。

仍以图5-2所示组网为例进行说明。假设Sub-VLAN2内的主机Host_1与Sub-VLAN3内的主机Host_2要通信,在Super-VLAN10的VLANIF接口上启用Proxy ARP,如图5-3所示。

图5-3  Proxy ARP实现不同Sub-VLAN间的三层通信组网图

Host_1与Host_2的通信过程如下(假设Host_1的ARP表中无Host_2的对应表项):

  1. Host_1将Host_2的IP地址(10.1.1.12)和自己所在网段10.1.1.0/24进行比较,发现Host_2和自己在同一个子网,但是Host_1的ARP表中无Host_2的对应表项。
  2. Host_1发送ARP广播报文,请求Host_2的MAC地址,目的IP为10.1.1.12。
  3. 网关L3 Switch收到Host_1的ARP请求,由于网关上使能Sub-VLAN间的Proxy ARP,开始使用报文中的目的IP地址在路由表中查找,发现匹配了一条路由,下一跳为直连网段(VLANIF10的10.1.1.0/24),VLANIF10对应Super-VLAN10,则向Super-VLAN10的所有Sub-VLAN接口发送一个ARP广播,请求Host_2的MAC地址。
  4. Host_2收到网关发送的ARP广播后,对此请求进行ARP应答。
  5. 网关收到Host_2的应答后,就把自己的MAC地址回应给Host_1。
  6. Host_1之后要发给Host_2的报文都先发送给网关,由网关做三层转发。

Host_2发送报文给Host_1的过程和上述的Host_1发送报文给Host_2的过程类似,不再赘述。

Sub-VLAN与其他网络的三层通信

下面以图5-4所示组网为例,介绍Sub-VLAN内主机与其他网络内的主机间通信过程。

图5-4所示,用户主机与服务器处于不同的网段中,Switch_1上配置了Sub-VLAN2、Sub-VLAN3、Super-VLAN4和VLAN10,Switch_2上配置了VLAN10和VLAN20。

图5-4  Sub-VLAN与其他网络的三层通信组网图

假设Sub-VLAN2下的主机Host_1想访问与Switch_2相连的Server,报文转发流程如下(假设Switch_1上已配置了去往10.1.2.0/24网段的路由,Switch_2上已配置了去往10.1.1.0/24网段的路由,但两交换机没有任何三层转发表项):
  1. Host_1将Server的IP地址(10.1.2.2)和自己所在网段10.1.1.0/24进行比较,发现和自己不在同一个子网,发送ARP请求给自己的网关,请求网关的MAC地址,目的MAC为全F,目的IP为10.1.1.1。
  2. Switch_1收到该请求报文后,查找Sub-VLAN和Super-VLAN的对应关系,知道应该回应Super-VLAN4对应的VLANIF4的MAC地址,并知道从Sub-VLAN2的接口回应给Host_1。
  3. Host_1学习到网关的MAC地址后,开始发送目的MAC为Super-VLAN4对应的VLANIF4的MAC地址、目的IP为10.1.2.2的报文。
  4. Switch_1收到该报文后,根据Sub-VLAN和Super-VLAN的对应关系以及目的MAC判断进行三层转发,查三层转发表项没有找到匹配项,上送CPU查找路由表,得到下一跳地址为10.1.10.2,出接口为VLANIF10,并通过ARP表项和MAC表项确定出接口,把报文发送给Switch_2。
  5. Switch_2根据正常的三层转发流程把报文发送给Server。
Server收到Host_1的报文后给Host_1回应,回应报文的目的IP为10.1.1.2,目的MAC为Switch_2上VLANIF20接口的MAC地址,回应报文的转发流程如下:
  1. Server给Host_1的回应报文按照正常的三层转发流程到达Switch_1。到达Switch_1时,报文的目的MAC地址为Switch_1上VLANIF10接口的MAC地址。
  2. Switch_1收到该报文后根据目的MAC地址判断进行三层转发,查三层转发表项没有找到匹配项,上送CPU,CPU查路由表,发现目的IP为10.1.1.2对应的出接口为VLANIF4,查找Sub-VLAN和Super-VLAN的对应关系,并通过ARP表项和MAC表项,知道报文应该从Sub-VLAN2的接口发送给Host_1。
  3. 回应报文到达Host_1。

Sub-VLAN与其他设备的二层通信

下面以图5-5所示组网为例,介绍Sub-VLAN内主机与其他设备的二层通信情况。Switch_1上配置了Sub-VLAN2、Sub-VLAN3和Super-VLAN4,Switch_1的IF_1和IF_2配置为Access接口,IF_3接口配置为Trunk接口,并允许VLAN2和VLAN3通过;Switch_2连接Switch_1的接口配置为Trunk接口,并允许VLAN2和VLAN3通过。

图5-5  Sub-VLAN与其他设备的二层通信组网图

从Host_1进入Switch_1的报文会被打上VLAN2的Tag。在Switch_1中这个Tag不会因为VLAN2是VLAN4的Sub-VLAN而变为VLAN4的Tag。该报文从Switch_1的Trunk接口IF_3出去时,依然是携带VLAN2的Tag。

也就是说,Switch_1本身不会发出VLAN4的报文。就算其他设备有VLAN4的报文发送到该设备上,这些报文也会因为Switch_1上没有VLAN4对应的物理接口而被丢弃。因为Switch_1的IF_3接口上根本就不允许Super-VLAN4通过。对于其他设备而言,有效的VLAN只有Sub-VLAN2和Sub-VLAN3,所有的报文都是在这些VLAN中交互的。

这样,Switch_1上虽然配置了VLAN聚合,但与其他设备的二层通信,不会涉及到Super-VLAN,与正常的二层通信流程一样,此处不再赘述。

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更新时间:2019-12-27

文档编号:EDOC1000141467

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