寄存地

In order to be irreplaceable, one must always be different

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VLAN 简介

简述

以太网是一种基于CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect,载波侦听多路访问/冲突检测)的共享通讯介质的数据网络通讯技术,当主机数目较多时会导致冲突严重、广播泛滥、性能显著下降甚至使网络不可用等问题。通过交换机实现LAN互联虽然可以解决冲突(Collision)严重的问题,但仍然不能隔离广播报文。在这种情况下出现了VLAN (Virtual Local Area Network,虚拟局域网)技术,这种技术可以把一个LAN划分成多个逻辑的LAN——VLAN,每个VLAN是一个广播域,VLAN内的主机间通信就和在一个LAN内一样,而VLAN间则不能直接互通,这样,广播报文被限制在一个VLAN内,如下图所示。

![VLAN结构图](/images/VLAN 简介/VLAN结构图.jpg)

VLAN的划分不受物理位置的限制:不在同一物理位置范围的主机可以属于同一个VLAN;一个VLAN包含的用户可以连接在同一个交换机上,也可以跨越交换机,甚至可以跨越路由器。

VLAN的优点如下:

  1. 限制广播域。广播域被限制在一个VLAN内,节省了带宽,提高了网络处理能力。
  2. 增强局域网的安全性。VLAN问的二层报文是相互隔离的,即一个VLAN内的用户不能和其它VLAN内的用户直接通信,如果不同VLAN要进行通信,则需通过路由器或三层交换机等三层设备。
  3. 灵活构建虚拟工作组。用VLAN可以划分不同的用户到不同的工作组,同一工作组的用户也不必局限于某一固定的物理范围,网络构建和维护更方便灵活。

原理

传统以太网封装格式如下图。

![传统封装格式](/images/VLAN 简介/传统封装格式.png)

要使网络设备能够分辨不同VLAN的报文,需要在报文中添加标识VLAN的字段。由于VLAN是对二层网络进行限制,因此,识别字段需要添加到数据链路层封装中,如下图。

![VLAN格式](/images/VLAN 简介/VLAN格式.png)

VLAN Tag包含四个字段,分别是TPID(Tag Protocol Identifier,标签协议标识符)、Priority, CFI(Canonical Format Indicator,标准格式指示位)和VLAN ID。

  • TPID用来判断本数据帧是否带有VLAN Tag,长度为16bit,缺省取值为0x8100。
  • Priority表示报文的802.1P优先级,长度为3bit。
  • CFI字段标识MAC地址在不同的传输介质中是否以标准格式进行封装,长度为1 bit,取值为0表示MAC地址以标准格式进行封装,为1表示以非标准格式封装,缺省取值为0。
  • VLAN ID标识该报文所属VLAN的编号,长度为12bit,取值范围为0-4095。由于0和4095为协议保留取值,所以VLAN ID的取值范围为1-4094。

网络设备利用VLAN ID来识别报文所属的VLAN,根据报文是否携带VLAN Tag以及携带的VLAN Tag值,来对报文进行处理。

VLAN划分

Linux中配置VLAN的工具 ‘vconfig’是基于端口对VLAN进行划分。命令行如下(仅截取部分):

![vconfig](/images/VLAN 简介/vconfig.png)

此命令只是简单支持,一次只能增加一个vlan 接口。看了下面对接口类型的介绍就会知道,对于trunk类型的接口配置很不利。

接口类型

类型简述Linux是否支持
Access端口发出去的报文不带tag标签。一般用于和不能识别VLAN tag的终端设备相连,或者不需要区分不同VLAN成员时使用。原生代码不区分类型,都打Tag出去。
Trunk端口发出去的报文,端口缺省VLAN内的报文不带tag,其它VLAN内的报文都必须带tag。原生代码不区分类型,都打Tag出去。
Hybrid端口发出去的报文可根据需要设置某些VLAN内的报文带tag,某些VLAN内的报文不带tag。不支持。

Neutron 中 VLAN 支持

网络节点配置

修改文件 ‘/etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini’

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2
[ml2_type_vlan]
network_vlan_ranges = vlannet:1000:2000

vlannet 是在计算节点定义的 从物理接口映射来的虚拟网络。

1000:2000 是创建网络时可选择的vlan id范围。

计算节点配置

修改文件 ‘/etc/neutron/plugins/ml2/openvswitch_agent.ini ’

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2
3
4
[ovs]
……
bridge_mappings =vlannet:br-vlan
……

Neutron网络中 配置文件,bridge_mappings是将公共虚拟网络和公共物理网络接口对应起来。

之后在每个节点上重启有关服务即可。

验证

  1. 创建VLAN网络。

    ![vlansub](/images/VLAN 简介/vlansub.png)

    ![valnnet](/images/VLAN 简介/valnnet.png)

  2. 创建虚拟机。

  3. 查看openflow规则。

    ![br-vlan-ports](/images/VLAN 简介/br-vlan-ports.png)

    ![br-int-ports](/images/VLAN 简介/br-int-ports.png)

    ![br-int-tag](/images/VLAN 简介/br-int-tag.png)

    ![br-vlan-flow.png](/images/VLAN 简介/br-vlan-flow.png)

    ![br-int-flow.png](/images/VLAN 简介/br-int-flow.png)

    由br-int 流表可知,从 br-vlan 进入的流量,会去掉 1000的 vlan tag,打上1的tag。
    由br-vlan流表可知,从br-int进入的流量,会去掉1的tag,打上1000 的 vlan tag出去。