- Что такое VLAN и зачем нужны виртуальные локальные сети?
- Типы VLAN и их отличия: порт, стандарт и прочие загадки
- VLAN на основе портов: простой и понятный способ
- VLAN на основе IEEE 802.1Q — король тэгов и гибкости
- Tagged и untagged — два брата из VLAN-семьи
- PVID — порт, который знает, кто он есть
- Настройка VLAN 802.1Q на примере коммутатора
- Почему 802.1Q лучше VLAN на основе портов?
- Spanning Tree Protocol (STP): спасатель сети от петель
- Связь VLAN между собой — кто здесь маршрутизатор?
- Поддержка разных производителей и устройств — нет границ для 802.1Q
- Немного о Q-in-Q и других изысках VLAN
- Итоговая шпаргалка по VLAN
- FAQ: быстро и по делу
- Советы для сетевого мага
Представьте, что ваша компьютерная сеть — это большая вечеринка, где гости общаются и обмениваются информацией. А теперь представьте, что вам нужно, чтобы разные компании на этой вечеринке общались только внутри своей компании, чтобы не делиться секретами и не мешать друг другу. Вот тут и приходит на помощь VLAN — виртуальная локальная сеть. В этой статье мы раскроем все секреты VLAN, расскажем, как они устроены, зачем нужны теги и почему стандарт IEEE 802.1Q стал золотым стандартом для сетевых магнатов. А если вы не хотите, чтобы ваш коммутатор устроил хаос, вы узнаете, как правильно его настроить. Поехали!
Что такое VLAN и зачем нужны виртуальные локальные сети?
VLAN (Virtual Local Area Network) — это как невидимые стены на общей вечеринке, которые разделяют гостей на группы. Виртуальные локальные сети позволяют разбить одну физическую сеть на несколько логических подсетей. Это удобно для изоляции трафика, повышения безопасности и оптимизации работы сети.
Зачем это нужно? Чтобы разные отделы в компании, например, бухгалтерия и техподдержка, не мешали друг другу. Или чтобы гость на вашей сети не забрел в ваши серверные владения.
Типы VLAN и их отличия: порт, стандарт и прочие загадки
Существуют разные типы VLAN, и выбор зависит от задач и оборудования:
| Тип VLAN | Описание | Пример использования |
|---|---|---|
| На основе портов | Каждый порт коммутатора связан с конкретной VLAN. Пользователь на этом порту всегда в одной VLAN. | Маленькая сеть с одним коммутатором |
| Стандарт IEEE 802.1Q | В кадры Ethernet добавляются специальные теги с идентификатором VLAN, которые "путешествуют" по сети. | Крупные сети с несколькими коммутаторами |
| Стандарт IEEE 802.1ad (Q-in-Q) | Вложенные VLAN, когда теги накладываются один на другой для более сложной сегментации. | Провайдерские сети |
| На основе MAC-адресов | VLAN формируется по MAC-адресам устройств. | Специфичные случаи |
| Асимметричные VLAN | Разные VLAN для входящего и исходящего трафика на одном порту. | Особые сценарии безопасности |
VLAN на основе портов: простой и понятный способ
Это как дать каждому входу на вечеринку свой список гостей. Все, кто через этот вход, попадают в одну группу. Преимущества:
- Простота настройки: администратор ставит каждому порту VLAN ID.
- Используется внутри одного коммутатора.
- При изменении назначения порта, устройство меняет VLAN без физического перемещения.
Но есть и подвох — один порт может быть только в одной VLAN, и для связи VLAN между собой нужен маршрутизатор или коммутатор уровня 3. Это как иметь отдельный шлюз между комнатами.
VLAN на основе IEEE 802.1Q — король тэгов и гибкости
Этот стандарт добавляет в каждый Ethernet-кадр дополнительный 4-байтовый тег, в котором записан идентификатор VLAN (VID). Тег словно паспорт кадра, показывающий, к какой VLAN он принадлежит.
Формат тега 802.1Q
| Поле | Размер (бит) | Описание |
|---|---|---|
| TPID (Tag Protocol ID) | 16 | Фиксированное значение 0x8100, указывающее, что кадр содержит VLAN тег |
| Priority | 3 | Приоритет передачи (от 0 до 7), помогает QoS |
| CFI (Canonical Format Indicator) | 1 | Указывает формат кадра, обычно 0 для Ethernet |
| VLAN ID (VID) | 12 | Идентификатор VLAN (0 и 4095 зарезервированы, всего 4094 VLAN) |
Этот тег позволяет кадрам «путешествовать» по магистральным соединениям (Trunk Link), объединяя множество VLAN в единую физическую сеть.
Tagged и untagged — два брата из VLAN-семьи
- Tagged-порт — порт, который добавляет или читает VLAN теги в кадрах. Используется для соединения коммутаторов между собой или для устройств, понимающих 802.1Q (например, серверы с поддержкой VLAN).
- Untagged-порт — порт, с которого тег снимается или не добавляется. Он подходит для обычных устройств без поддержки VLAN тегов.
Иначе говоря, tagged — как гость с пропуском VIP, а untagged — обычный посетитель без специальных знаков.
PVID — порт, который знает, кто он есть
PVID (Port VLAN ID) — идентификатор VLAN для входящего трафика на немаркированном порту. Если на порт приходит немаркированный кадр, коммутатор добавляет тег с PVID этого порта. Таким образом, сеть может одновременно работать с устройствами с поддержкой и без поддержки 802.1Q.
Настройка VLAN 802.1Q на примере коммутатора
Представим, что у нас есть задача изолировать трафик между отделами компании, используя 802.1Q VLAN:
- Подключитесь к Web-интерфейсу коммутатора. По умолчанию адрес обычно в подсети 10.90.90.90/8, логин admin.
- Удалите порты из default VLAN (VID=1), которые будете использовать в новых VLAN.
- Создайте новые VLAN, задайте их VID и имя.
- Назначьте порты как tagged или untagged, в зависимости от устройств, которые к ним подключены.
- Сохраните настройки и примените их.
- Соедините коммутаторы магистральным каналом (Trunk Link), где порты должны быть tagged.
- Проверьте работу сети с помощью ping. Рабочие станции внутри одной VLAN должны видеть друг друга, а между VLAN трафик не должен проходить без маршрутизатора.
Если нужно изменить принадлежность порта — просто переназначьте его в нужную VLAN, удалив из старой и добавив в новую.
Почему 802.1Q лучше VLAN на основе портов?
| Параметр | VLAN на основе портов | VLAN на основе 802.1Q |
|---|---|---|
| Гибкость | Низкая — порты жестко закреплены за VLAN | Высокая — VLAN распространяется по тегам в кадрах |
| Поддержка нескольких VLAN на порту | Нет | Да — порты могут быть tagged для нескольких VLAN |
| Совместимость | Только внутри одного коммутатора | Между множеством коммутаторов разных производителей |
| Настройка магистральных каналов | Не поддерживается | Поддерживается через trunk порты |
| Поддержка протокола Spanning Tree | Ограничена | Полная поддержка для предотвращения петель |
Spanning Tree Protocol (STP): спасатель сети от петель
В больших сетях, где коммутаторы соединены множеством кабелей, могут образовываться петли — круговые маршруты для трафика. Это как бесконечное движение по кольцу на автомагистрали — никакого толка и сплошные пробки.
STP — это протокол, который автоматически блокирует избыточные пути, создавая древовидную структуру. VLAN 802.1Q поддерживает активацию STP на всех портах, что позволяет безопасно строить сложные топологии.
Связь VLAN между собой — кто здесь маршрутизатор?
VLAN — это как отдельные острова. Чтобы отправить сообщение с одного острова на другой, нужен мост или лодка. В сетях роль этой лодки выполняет маршрутизатор (Router) или коммутатор уровня 3 (L3).
Если задача простая — например, обеспечить доступ к серверу из разных VLAN — можно подключить порт сервера к нескольким VLAN одновременно (через tagged порты), при условии, что сетевой адаптер сервера поддерживает 802.1Q.
Поддержка разных производителей и устройств — нет границ для 802.1Q
Стандарт IEEE 802.1Q принят всеми крупными производителями сетевого оборудования. Это значит, что устройства от разных брендов могут «разговаривать» на одном языке VLAN, не запутываясь в фирменных решениях.
Немного о Q-in-Q и других изысках VLAN
Для провайдеров и больших сетей существует расширение VLAN — Q-in-Q (802.1ad). Это когда один VLAN тег вложен в другой, позволяя организовывать сложные схемы изоляции трафика.
Итоговая шпаргалка по VLAN
| Термин | Объяснение |
|---|---|
| VLAN | Виртуальная локальная сеть, разделяющая физическую сеть на логические сегменты |
| IEEE 802.1Q | Стандарт добавления тегов VLAN в Ethernet кадры |
| Tagged-порт | Порт, который передает кадры с VLAN тегами |
| Untagged-порт | Порт, который передает кадры без VLAN тегов |
| VID | Идентификатор VLAN (0–4094) |
| PVID | Идентификатор VLAN для входящего немаркированного трафика на порту |
| Trunk Link | Магистральный канал между коммутаторами, где кадры передаются с тегами |
| Spanning Tree | Протокол предотвращения петель в сети |
| Q-in-Q | Вложенные VLAN теги для расширенной сегментации |
FAQ: быстро и по делу
Можно ли одному порту назначить несколько VLAN?
Да, но только если порт настроен как tagged, и устройство на конце поддерживает 802.1Q.
Что будет, если не удалить порт из default VLAN перед созданием новых?
Порт останется в default VLAN, и трафик может перемешаться, нарушая изоляцию.
Как проверить, что VLAN настроена правильно?
Используйте команду ping между станциями в одной VLAN — должен быть отклик. Между разными VLAN — отклик отсутствует без маршрутизатора.
Что делать, если потерял доступ к коммутатору после удаления портов из default VLAN?
Выполните сброс настроек к заводским.
Советы для сетевого мага
- Планируйте VLAN заранее: распределите отделы и устройства по логическим группам.
- Используйте tagged порты для магистральных каналов, untagged — для обычных рабочих станций.
- Включайте Spanning Tree Protocol для предотвращения петель и аварий.
- Храните копии конфигураций коммутаторов, чтобы быстро восстановиться при ошибках.
- Для крупных сетей выбирайте коммутаторы с поддержкой IEEE 802.1Q и возможностью управлять VLAN.
Поздравляю, теперь вы это можете уверенно управлять этой сетевой вечеринкой с помощью тегов, портов и умных протоколов! Не бойтесь экспериментировать, и пусть ваш коммутатор всегда будет на страже порядка.