一、VLAN¶

1、VLAN是英文Virturl Local Area Network的缩写，即虚拟局域网。 2、VLAN作用是隔离广播域 3、VLAN可以根据网络用户的位置、作用、部门或者网络用户所使用的应用程序和协议来进行分组 4、在网络设计中，一个二层VLAN严格对应一个三层的IP网络或IP子网。 5、思科交换机上一共共有5个系统保留VLAN:1,1002-1005。

二、TRUNK¶

1、主要配置在交换机与交换机级联的链路上，用于传输多个VLAN 2、一条trunk链路默认传输所有VLAN流量 3、实现多个交换机之间，相同VLAN的透明通信 4、Trunk不能实现不同VLAN之间的通信，不同VLAN之间的通信需要三层设备。

三、交换机端口工作模式和VLAN成员模式¶

3.1 交换机端口工作模式¶

1、Access模式:通常用于连接主机终端，access端口只能属于一个VLAN 2、Trunk模式:通常用于交换机互连，trunk端口自动属于所有VLAN，默认传输所有VLAN的流量

3.2 VLAN成员模式¶

1、静态vlan:基于交换机端口的VLAN，是最通用的VLAN成员模式 2、动态vlan:基于MAC地址的VLAN 3、语音vlan:思科私有技术，同一个交换机端口，可以属于两个VLAN，一个是数据VLAN，另外一个是是语音VLAN，交换机能够区分同一个端口上的数据流量和语音流量，能够为语音流量进行优先的服务质量。

四、IEEE802.1Q帧¶

802.1Q标准主要用来解决如何将大型网络划分为多个小网络，如此广播和组播流量就不会占据更多带宽的问题。 1、Dot1q帧所携带的VLAN标记是2个字节(16bit) 2、前3个bit，叫做优先级(priority),标准号为802.1p,用于实现以太网的服务质量。 3、第4个bit，是保留用于扩展的。 4、最后12个bit，用来表示vlan号，思科交换机vlan0和vlan4095保留给系统使用，一共能支持4094个用户自定义的VLAN。

五、本征VLAN和Trunk¶

1、在IEEE802.1Q TRUNK端口上，有一个特殊VLAN，叫做本征VLAN，默认是VLAN1，也可以人工修改为其他VLAN。 2、在Trunk端口上，对本征vlan的流量是没有任何VLAN标记的，直接传输原始的以太帧。 3、在Trunk端口上，其他所有的VLAN流量，都会打上dot1q的vlan标记，进行传输。 4、所有交换机的Trunk端口上，本征vlan必须相同，否则，会产生环路 5、出于安全，建议在所有交换机上将本征VLAN修改为一个其他的VLAN号，并且不要使用本征vlan. 6、所有交换机的本征VLAN默认是透明连通的，流量是没有任何标记的。

六、管理vlan¶

1、管理vlan是专门支持交换机远程管理的虚拟接口 2、管理vlan配置IP地址和默认网关后，就可以支持远程访问和管理了 3、默认的管理vlan是VLAN1

七、思科VLAN配置管理协议——VTP¶

VTP协议(vlan trunk protocol)是思科交换机私有的技术工作在二层。主要功能是在多台交换机之间自动同步VLAN号的配置信息，简化VLAN的配置操作。

7.1 VTP简介¶

1、VTP是思科交换机内置的一种系统管理协议，需要人工规划和配置 2、通过启用VTP协议，可以在多台交换机之间实现VLAN号的自动同步，能够简化大型局域网的VLAN配置管理。 3、交换机之间必须配置Trunk,才能支持VTP协议的工作 4、思科交换机的VLAN配置和Startup config是分别独立保存的，清空思科交换机配置需要两个独立的操作:

Switch#delete vlan.dat

Switch#erase startup-config

7.2 VTP基本规划——VTP Domain(VTP域)¶

1、可以将多台交换机规划、配置为一个VTP的运行域(domain) 2、每个交换机必须人工配置VTP域名，相同的域名表示运行在同一个VTP域内 3、交换机之间必须配置为Trunk 4、只有在同一个VTP域的交换机才能同步VLAN号的配置

7.3 VTP工作模式¶

根据VLAN管理的需要，可以人工设置每一台交换机的VTP工作模式，一共有3种模式:服务器、客户端、透明。具备不同的VLAN管理权限和同步行为。

1、服务器 (1)具备建立、修改、删除VLAN的权限 (2)周期性发送VLAN配置信息 (3)与服务器、客户端的VLAN配置进行同步 2、客户端 (1)不具备建立、修改、删除VLAN的权限 (2)只能学习和转发来自服务器的VLAN配置 (3)与服务器、客户端的VLAN配置进行同步 3、透明 (1)具备本地的建立、修改、删除VLAN的权限 (2)转发来自服务器的VLAN配置信息 (3)不会学习服务器的VLAN配置信息 (4)自己管理自己的VLAN配置，没有任何同步功能

7.4 VTP如何同步¶

1、同一个VTP域的服务器和服务器、服务器和客户端、客户端和客户端之间，可以相互同步VLAN配置信息。 2、每一台交换机都有一个独立的VLAN配置数据库，每个数据库都有一个"配置修订号"参数 3、配置修订号是根据交换机的VLAN配置，自动更新的，数值越高，表明VLAN配置数据库的状态越新 4、如果一台交换机接收到来自其他交换机的VLAN配置消息，就对比本机的修订号和其他交换机的修订号，自动与修订号更高的VLAN配置消息，进行同步。最简单的情况就是客户端会学习服务器的所有VLAN配置信息，客户端不用建立任何VLAN，就可以使用这些VLAN。 5、VTP通告消息(即VLAN配置消息)是由服务器产生的，默认每5分钟发送一次；如果服务器上有VLAN配置的变化，配置修订号自动加1，立刻发送新的VTP通告消息，进行整个域的VLAN配置的再次同步。 6、如果服务器建立、修改、删除VLAN，客户端将会自动与服务器的VLAN配置同步，客户端也会进行与服务器相同的建立、修改、删除VLAN，最终的结果就是整个域的服务器和客户端，VLAN的配置是完全相同的。

7.5 VTP修剪¶

VTP修剪只能工作在client-server模式，透明模式必须关闭VTP修剪。目的是减少广播流量。

八、配置VLAN和TRUNK¶

8.1 配置步骤¶

1、配置和检验VTP 2、配置和检验802.1Q中继 3、在VTP服务器交换机上创建或修改VLAN 4、将交换机端口分配到VLAN并进行检验 5、执行添加、移动和更改 6、保存VLAN配置

8.2 VTP默认参数¶

1、Cisco Catalyst交换机的默认VTP配置如下: (1)VTP域名:无 (2)VTP模式:服务器模式 (3)VTP修剪:启用或禁用(特定于型号) (4)VTP口令:空 (5)VTP版本:第1版 2、新交换机收到来自服务器的通告之后，可自动成为域的一部分。 3、如果客户端具有更高的修订版号，VTP客户端将覆盖VTP服务器数据库。 4、域名分配了之后无法删除，只能再重新分配。

8.3 配置VTP¶

1、模式及域名配置 (1)Server模式配置(默认就是Server，不用配)

Switch(config)#vtp domain name xxx

(2)Client模式配置

Switch(config)#vtp domain name xxx
Switch(config)#vtp mode client

(3)Transparent模式配置

Switch(config)#vtp domain name xxx
Switch(config)#vtp mode transparent

2、使用show vtp status查看VTP状态

Switch#show vtp status

8.4 配置TRUNK¶

1、交换机和交换机之间接口配置中继特征

Switch(config-if)#switchport mode access | dynamic {auto  |  desirable} |  trunk

2、将端口配置为VLAN中继

Switch(config-if)#switchport mode trunk

3、查看端口详细信息

Switch#show interfaces fa0/1 {switchport |  trunk}

4、拓展——设备两端中继特征协商结果对应表

8.5 配置VLAN¶

1、配置VLAN相关说明 (1)VLAN的最大数目取决于交换机 (2)大部分Cisco Catalyst桌面交换机都支持128个单独的生成树实例，每个VLAN一个生成树实例。 (3)VLAN1是出厂默认的以太网VLAN (4)Cisco发现协议和VTP通告将在VLAN1上发送 (5)Cisco Catalyst交换机的IP地址位于管理VLAN中(默认为VLAN1) (6)如果使用VTP，交换机必须处于VTP服务器模式或透明模式才能添加或删除VLAN。 2、配置VLAN相关命令 (1)创建VLAN并添加相关描述

Switch(config)#vlan 10 
Switch(config-vlan)#name CeShi

(2)分配交换机端口到VLAN

Switch(config)#int fa0/1
Switch(config-if)#switchport mode access
Switch(config-if)#switchport access vlan 10

(3)使用show vlan命令查看VLAN归属情况

Switch#show vlan 

VLAN Name                             Status    Ports
---- -------------------------------- --------- -------------------------------
1    default                          active    Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4, Fa0/5
                                                Fa0/6, Fa0/7, Fa0/8, Fa0/9
                                                Fa0/10, Fa0/11, Fa0/12, Fa0/13
                                                Fa0/14, Fa0/15, Fa0/16, Fa0/17
                                                Fa0/18, Fa0/19, Fa0/20, Fa0/21
                                                Fa0/22, Fa0/23, Fa0/24, Gig0/1
                                                Gig0/2
10   CeShi                            active    Fa0/1
1002 fddi-default                     active    
1003 token-ring-default               active    
1004 fddinet-default                  active    
1005 trnet-default                    active    

VLAN Type  SAID       MTU   Parent RingNo BridgeNo Stp  BrdgMode Trans1 Trans2
---- ----- ---------- ----- ------ ------ -------- ---- -------- ------ ------
1    enet  100001     1500  -      -      -        -    -        0      0
10   enet  100010     1500  -      -      -        -    -        0      0
1002 fddi  101002     1500  -      -      -        -    -        0      0   
1003 tr    101003     1500  -      -      -        -    -        0      0   
1004 fdnet 101004     1500  -      -      -        ieee -        0      0   
1005 trnet 101005     1500  -      -      -        ibm  -        0      0   

VLAN Type  SAID       MTU   Parent RingNo BridgeNo Stp  BrdgMode Trans1 Trans2
---- ----- ---------- ----- ------ ------ -------- ---- -------- ------ ------

Remote SPAN VLANs
------------------------------------------------------------------------------

Primary Secondary Type              Ports
------- --------- ----------------- ------------------------------------------

3、添加、移动、删除VLAN的注意事项 (1)如果使用VTP，交换机必须处于VTP服务器模式或透明模式才能添加或删除VLAN。 (2)当你通过处于VTP服务器模式的交换机来更改VLAN时，所做更改会传播至VTP域中的其他交换机。 (3)更改VLAN通常意味着更改了IP网络。 (4)将端口重新分配给新的VLAN之后，该端口将自动从先前的VLAN中删除。 (5)删除VLAN之后，该VLAN中所有未移动到活动VLAN的端口都将无法与其他工作站通信。 (6)如果交换机之间是Trunk互连，在所有的交换机上，需要建立全网所有的VLAN。假定有交换机缺失一个VLAN100，那么这台交换机的Trunk端口就不会发送VLAN100的流量。

8.6 VLAN间路由¶

1、二层交换机只能隔离广播域(VLAN)，不能实现VLAN之间的通信。 2、VLAN之间的通信需要使用IP路由IP路由功能才能实现，简称VLAN间路由。 3、只能使用3层设备(路由器或者交换机)，才能实现VLAN之间的通信。 4、使用路由器实现VLAN间路由的技术简称"单臂路由"

8.6.1 单臂路由¶

1、单臂路由原理 (1)使用路由器为交换机的VLAN实现VLAN间路由 (2)只需要使用一个路由器接口，就可以实现多个VLAN之间的路由 (3)在交换机端端口，配置Trunk (4)将一个路由器接口，人工定义为多个子接口，每个子接口对应一个VLAN (5)在每一个子接口，配置Trunk、VLAN号和IP地址 (6)在每一个VLAN内部的主机，将路由器子接口的IP地址配置为网关 2、配置单臂路由 (1)在路由器物理接口上创建子接口，并设置封装协议为dot1q。这里需要注意只有VLAN1才需要在其后面加active

Router(config)#int g0/0/1.1
Router(config-subif)#encapsulation dot1Q 10(VLAN号)

Router(config)#int g0/0/1.2
Router(config-subif)#encapsulation dot1Q 20(VLAN号)

(2)在路由器设置子接口IP地址

Router(config)#int g0/0/1.1
Router(config-subif)#ip address 1.1.1.254 255.255.255.0

Router(config)#int g0/0/1.2
Router(config-subif)#ip address 2.2.2.254 255.255.255.0

(3)在交换机上将连接路由器的接口设置为Trunk类型。

Switch(config-if)#int g0/1
Switch(config-if)#switchport mode trunk

(4)在交换机上创建VLAN，并设置三层接口IP

Switch(config)#vlan 10 
Switch(config-vlan)#vlan 20 
Switch(config-vlan)#exit
Switch(config)#int vlan 10
Switch(config-if)#ip add 1.1.1.1 255.255.255.0
Switch(config-if)#int vlan 20
Switch(config-if)#ip add 2.2.2.2 255.255.255.0

九、交换机避免环路的技术——生成树协议¶

生成树协议(STP:Spanning Tree Protocol -IEEE 802.1D)是一种链路管理协议，它为网络提供路径冗余同时防止产生环路。

9.1 二层环路¶

1、交换机之间的环路，主观上来自链路冗余设计 2、客观上，在大型局域网，由于拓扑复杂，也可能产生管理员不知道的环路。

9.2 广播风暴¶

如果出现二层环路，将导致交换机的通信发生崩溃，主要现象如下: 1、广播风暴:在环路上无穷循环的流量转发，迅速耗尽网络带宽 2、导致交换机收到同一个帧的多个副本 3、导致交换机的MAC地址表错误

9.3 生成树协议——检测和阻断二层环路¶

1、生成树协议是交换机必备的系统管理协议 2、能够自动检测和阻断二层环路 3、保证交换机在二层环路的环境正常工作

十、生成树协议算法¶

10.1 生成树基本算法¶

1、每个广播域选举一个唯一的根桥(ROOT BRIDGE) 2、根桥的所有端口都是指定端口(DP) 3、每个非根桥都选举一个唯一的根端口(RP) 4、每个物理网段都选举一个唯一的指定端口(DP) 5、其他端口都是冗余端口，被设置为阻断状态(BLOCKING) 6、补充说明: (1)同一个广播域内的所有交换机，周期性的交换BPDU消息，默认每2秒一次。 (2)通过交换BPDU消息，所有交换机能够实时监测网络拓扑的变化。 (3)RP是转发端口，是非根网桥去往根桥的最短路径 (4)DP是转发端口，是该物理网段去往根桥的最短路径 (5)其他的端口称为NDP，NDP端口是阻断端口

10.2 STP根桥选择¶

1、选择网桥ID(网桥优先级+MAC地址)中最小的交换机作为根桥

10.3 RP/DP选举原则¶

1、优选具有最短的到根桥的路径(Cost) 2、优选具有最低的发送者网桥ID值 3、优选具有最低的发送者端口ID值(端口优先级+端口索引)的端口

10.4 生成树路径开销¶

10.5 生成树端口状态¶

生成树计算时间为50s.

1、阻塞:检测到BPDU丢失，最大老化时间为20s 2、侦听(临时状态):转发延迟为15s 3、学习(临时状态):转发延迟为15s 4、转发

十一、思科交换机的生成树技术(PVST+),CST(所有VLAN共用一棵树,没有负载分担)¶

11.1 PVST+扩展网桥ID¶

1、不带扩展系统ID的网桥ID 2、带系统ID的扩展网桥ID 3、系统ID=VLAN

11.2 默认生成树配置¶

1、Cisco Catalyst交换机支持三种类型的STP (1)PVST+ (2)PVRST+ (3)MSTP 2、Cisco Catalyst交换机的默认STP是PVST+ (1)每个VLAN都有单独的STP实例 (2)所有VLAN都有单独的STP实例 (3)无负载共享

11.3 生成树协议标准¶

十二、CST与PVST+¶