Введение в сети VLAN и тегирование

Данная статья написана для новичков в области сетевых технологий и содержит начальную информацию о виртуальных сетях VLAN. В ней описаны основные преимущества использования сетей VLAN, некоторые сценарии их использования и типы тегирования VLAN. Статья является обзорной и не предназначена для использования в качестве полного руководства. Статьи более углубленного характера, в том числе статьи, касающиеся специальных случаев см. ниже, в разделе Другие статьи по этой теме.

Содержание

1. Введение в сети VLAN и тегирование

2. Типичные сценарии использования

3. Тегирование VLAN

   1. VLAN без тегов

   2. VLAN с тегами

   3. Магистраль

4. Другие статьи по этой теме

Введение в сети VLAN и тегирование

Виртуальные сети VLAN позволяют администраторам сетей разделить всю физическую сеть на отдельные логические широковещательные домены.

В стандартной сети Уровня 2 все хосты, присоединенные к коммутатору принадлежат одному и тому же широковещательному домену. Широковещательные домены могут быть физически разделены между разными коммутаторами только маршрутизаторами.

По мере роста сети появляется необходимость в организации множества широковещательных доменов для сегментирования трафика. Это позволяет обеспечить требуемую логистику, повысить производительность и безопасность работы сети. Без использования VLAN, в типичном случае потребовалось бы, чтобы каждый сегмент сети имел свой собственный отдельный коммутатор и соответствующую инфраструктуру. Для связи между такими сегментами коммутации потребовалось бы не менее одного маршрутизатора.

VLAN представляет собой широковещательный домен.  Идентификация сетей VLAN осуществляется по их идентификаторам VLAN ID (целые числа в пределах от 0 до 4095). По умолчанию в любой сети уже создана одна VLAN, имеющая идентификатор VLAN 1. Каждый порт на коммутаторе или маршрутизаторе можно назначить сети VLAN (то есть, разрешить на этом порту отправку и прием трафика по данной VLAN).

Пример. На коммутаторе, трафик, который посылается в порт, принадлежащий VLAN 100, может быть передан любому порту VLAN 100; этот трафик может также транспортироваться через магистральный порт (соединение между коммутаторами) на другой коммутатор и передаваться на все порты VLAN 100 этого коммутатора. Однако трафик не может быть передан на порты с другим идентификатором VLAN ID.

Это позволяет администратору сети эффективно логически разделить коммутатор и при этом обеспечить: одновременную работу множества широковещательных доменов на одной и той же аппаратуре; изоляцию доменов; повышенную производительность сети за счет использования полностью отделенных коммутаторов.

Вследствие того, что виртуальные сети VLAN являются протоколом Уровня 2, требуется маршрутизация Уровня 3, обеспечивающая связь между различными VLAN. Таким же образом работает маршрутизатор между сегментами, управляя трафиком между двумя подсетями на разных коммутаторах. В дополнение к этому, некоторые коммутаторы Уровня 3 поддерживают маршрутизацию между сетями VLAN и обеспечивают обмен трафиком на коммутаторах ядра, увеличивая производительность за счет устранения отправки трафика через маршрутизатор.

Для того, чтобы сети VLAN можно было реализовать, необходима их поддержка на коммутаторах и маршрутизаторах. Для конфигурации сетей VLAN наиболее часто используется стандартный протокол IEEE 802.1Q., хотя существует и несколько протоколов, являющихся собственными разработками компаний.  Коммутаторы, поддерживающие VLAN, часто называют "управляемыми", однако этот термин не всегда правильно используется специалистами по маркетингу и не гарантирует поддержку VLAN.

Все маршрутизаторы, коммутаторы и беспроводные решения компании Ubiquiti поддерживают протокол VLAN 802.1Q и могут работать с аппаратурой других изготовителей, в которой используется этот протокол.

Типичные сценарии использования

Несколько примеров применений, в которых обычно используются виртуальные сети VLAN:

• Отделение трафика сети управления от трафика сервера или трафика конечного пользователя.

• Изоляция чувствительной инфраструктуры, сервисов и хостов, например, изоляция корпоративных пользователей от гостевых пользователей.

• Приоритезация трафика, реализация правил качества обслуживания QOS (Quality of Service) для конкретных сервисов, например, сервиса IP-телефонии (VoIP).

• Обеспечение сетевых сервисов для различных клиентов поставщика услуг интернета (ISP), центров обработки данных и офисных зданий, использующих одну и ту же инфраструктуру коммутации и маршрутизации.

• Логическое отделение групп хостов, безотносительно к их физическому положению, например, создание возможности использования сотрудниками отдела кадров одной и той же подсети и доступа к одним и тем же ресурсам сети, безотносительно к местонахождению этих сотрудников в здании.

Тегирование VLAN

Определение и использование термина "тегирование VLAN" сильно отличается в зависимости от изготовителя оборудования. Для того, чтобы поддерживающее стандарт 802.1Q оборудование идентифицировало принадлежность пакета данных той или иной VLAN, в кадр Ethernet добавляется заголовок, специфицирующий VLAN ID.

Этот тег VLAN ID может быть добавлен коммутатором, маршрутизатором или хостом. Внутри сети, физические порты сконфигурированы, как не имеющие тегов, либо с тегом для конкретной VLAN - определенным безотносительно к приему и передаче трафика, принадлежащего каждому VLAN ID. Рассмотрим эту ситуацию подробнее.

VLAN без тега: такие VLAN часто называют "родными VLAN".  Любой трафик, отправленный хостом в порт коммутатора, не имеющий специфицированого VLAN ID, будет назначен VLAN без тега.

Этот вариант чаще всего используется при соединении хостов, являющихся рабочими станциями или для IP-камер, не имеющих тега их собственного трафика; тег необходим лишь для связи с одной, конкретной VLAN.  В это время порт может иметь только одну сконфигурированную VLAN без тега.

VLAN с тегом: При назначении порту VLAN с тегом происходит добавление порта в VLAN, однако, чтобы весь входящий и исходящий трафик мог быть передан, он должен иметь тег с VLAN ID. Хост, подключенный к порту коммутатора, должен быть способен тегировать свой собственный трафик и сконфигурирован с тем же самым VLAN ID.

VLAN с тегом (в отличие от VLAN без тега) на порту в типичном случае используются для подключения к хосту, которому необходим одновременный доступ к нескольким сетям по одному и тому же интерфейсу, например, к серверу, обслуживающему несколько отделений офиса. VLAN с тегом может также использоваться при соединении двух коммутаторов для ограничения доступа к VLAN от хостов за коммутатором (по соображениям безопасности).

Магистраль: В типичном случае магистральный порт считается принадлежащим всем сетям VLAN; он будет принимать и передавать трафик по любому VLAN ID и обычно сконфигурирован для портов как до коммутаторов и маршрутизаторов, так и портов за ними.

Хотя в каждом семействе продуктов Ubiquiti (EdgeMAX, UniFi, airMAX) используются свои способы конфигурации сетей VLAN, все продукты поддерживают один и тот же способ тегирования, работы без тегов, создания магистралей, управления трафиком и обеспечивают совместную работу.

Дальнейшую информацию по конфигурации сетей VLAN конкретного продукта см. в других статьях по этой теме в разделе ниже.

Другие статьи по этой теме

• UniFi - использование сетей VLAN с продуктами UniFi Wireless, аппаратурой коммутации и маршрутизации

• UniFi - как назначить тег трафику VLAN?

• EdgeMAX - создание виртуальных интерфейсов с идентификаторами VLAN ID

• EdgeMAX - Добавление сетей VLAN на интерфейс коммутатора