多口光纤网卡的VLAN聚合功能详解

发布时间：2019-07-03

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　　虚拟局域网（VLAN，802.1Q）是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样。VLAN是一种比较新的技术，工作在OSI(Open System Interconnect，开放式系统互联)参考模型的第2层和第3层，一个VLAN就是一个广播域。VLAN通常在交换机或路由器上实现，在以太网帧中增加VLAN标签来给以太网帧分类，具有相同VLAN标签的以太网帧在同一个广播域中传送。802.1Q定义的32位标签位于分组包头的目的地址与源地址之后，包括3个优先位用于标识802.1q交换、1个识别位用于可选的令牌环网的外部、12个虚拟局域网ID位用于标识虚拟局域网的成员资格、16位用于修改“Ether Type"帧。VLAN内部成员间的通信可通过第3层的路由器来完成的，用户可以自由地在网络中移动办公，不论他在何处接入交换网络，他都可以与VLAN内其他用户自如通讯。在计算机网络中，一个网络可以被划分为多个不同的广播域，一个广播域对应了一个特定的用户组。VLAN具有以下优点：

　　VLAN聚合简介：

　　VLAN聚合（VLAN Aggregation，也称Super VLAN）指在一个物理网络内，用多个VLAN（称为Sub-VLAN）隔离广播域，并将这些Sub-VLAN聚合成一个逻辑的VLAN（称为Super-VLAN），这些Sub-VLAN使用同一个IP子网和缺省网关。

　　通过引入Super-VLAN和Sub-VLAN的概念，使每个Sub-VLAN对应一个广播域，并让多个Sub-VLAN和一个Super-VLAN关联，只给Super-VLAN分配一个IP子网，所有Sub-VLAN都使用Super-VLAN的IP子网和缺省网关进行三层通信。

　　这样，多个Sub-VLAN共享一个网关地址，节约了子网号、子网定向广播地址、子网缺省网关地址，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，从而即保证了各个Sub-VLAN作为一个独立广播域实现广播隔离，又节省了IP地址资源，提高了编址的灵活性。

　　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。

　　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。

　　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。
 
  • 网络设备的移动、添加和修改的管理开销减少。
  • 可以控制广播活动。
  • 可提高网络的安全性。

　　在共享网络中，一个物理的网段就是一个广播域；在交换网络中，广播域可以是由一组任意选定的MAC地址组成的虚拟网段，使得网络中工作组的划分可以突破共享网络中的地理位置限制，而完全根据管理功能来划分。

　　VLAN-VPN 隧道技术通过在运营商接入端为用户的私网报文封装外层VLAN Tag，使报文携带两层VLAN Tag 穿越公网；在公网中，报文只根据外层VLAN Tag（即公网VLAN Tag）进行传输，用户的私网VLAN Tag 则当作报文中的数据部分来进行传输。

　　VLAN光纤网卡：它也不是实际存在的网络接口设备，也可以作为网络接口在系统中出现，但没有自己的配置文件，如系统中的eth0.1是与物理网卡eth0关联的VLAN网卡。如果将一个物理网卡通过vconfig命令添加到多个VLAN当中去的话，就会有多个VLAN虚拟网卡出现，所产生的相关VLAN信息都保存在/proc/net/vlan/config这个临时文件中的，而没有独立的配置文件。
 

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文章材料来源：CSDN 
 

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