Построение сетей на базе коммутаторов и маршрутизаторов

Виртуальные локальные сети

Показывать лекцию целиком

16.1. Общие сведения о виртуальных сетях

Безопасность телекоммуникационных сетей во многом определяется размерами широковещательных доменов, внутри которых может происходить несанкционированный доступ к конфиденциальной информации. В традиционных сетях деление на широковещательные домены реализуется маршрутизатором.

Виртуальные сети созданы, чтобы реализовать сегментацию сети на коммутаторах. Таким образом, создание виртуальных локальных сетей (Virtual Local Area Networks – ), является одним из основных методов защиты информации в сетях на коммутаторах.

(рис 16.1) Виртуальные локальные сети VLAN

Обычно VLAN группируются по функциональным особенностям работы, независимо от физического местоположения пользователей. Обмен данными происходит только между устройствами, находящимися в одной VLAN. Обмен данными между различными VLAN производится только через маршрутизаторы.

Рабочая станция в виртуальной сети, например Host-1 в сети VLAN1 (рис 16.1), ограничена общением с сервером в той же самой VLAN1. Виртуальные сети логически сегментируют всю сеть на широковещательные домены так, чтобы пакеты переключались только между портами, которые назначены на ту же самую VLAN (приписаны к одной VLAN). Каждая сеть VLAN состоит из узлов, объединенных единственным широковещательным доменом, образованным приписанными к виртуальной сети портами коммутатора.

Поскольку каждая виртуальная сеть представляет широковещательный домен, то маршрутизаторы в топологии сетей VLAN (рис 16.1) обеспечивают фильтрацию широковещательных передач, безопасность, управление трафиком и связь между VLAN. Коммутаторы не обеспечивают трафик между VLAN, поскольку это нарушает целостность широковещательного домена VLAN. Трафик между VLAN обеспечивается маршрутизацией, т. е. общение между узлами разных виртуальных сетей происходит только через маршрутизатор.

Для нормального функционирования виртуальных сетей необходимо на коммутаторе сконфигурировать все виртуальные локальные сети и приписать порты коммутатора к соответствующей сети VLAN. Если кадр должен пройти через коммутатор и МАС-адрес назначения известен, то коммутатор только продвигает кадр к соответствующему выходному порту. Если МАС-адрес неизвестен, то происходит широковещательная передача во все порты широковещательного домена, т. е. внутри виртуальной сети VLAN, кроме исходного порта, откуда кадр был получен. Широковещательные передачи снижают безопасность информации.

Управление виртуальными сетями VLAN реализуется через первую сеть VLAN1 и сводится к управлению портами коммутатора. Сеть VLAN1 получила название сеть по умолчанию ( default VLAN ). По крайней мере, один порт должен быть в VLAN 1, чтобы управлять коммутатором. Все другие порты на коммутаторе могут быть назначены другим сетям VLAN. Поскольку данная информация известна всем, хакеры пытаются атаковать в первую очередь именно эту сеть. Поэтому на практике администраторы изменяют номер сети по умолчанию, например, на номер VLAN 101.

Каждой виртуальной сети при конфигурировании должен быть назначен IP-адрес сети или подсети с соответствующей маской, для того чтобы виртуальные сети могли общаться между собой. Например, VLAN1 (рис 16.1) может иметь адрес 192.168.10.0/24, VLAN2 – адрес 192.168.20.0/24, VLAN3 – адрес 192.168.30.0/24. Каждому хосту необходимо задать IP-адрес из диапазона адресов соответствующей виртуальной сети, например, host-1 – адрес 192.168.10.1, host-2 – адрес 192.168.20.1, host-3 – адрес 192.168.20.2, host-7 – адрес 192.168.20.3, host-10 – адрес 192.168.30.4.

Идентификаторы виртуальных сетей (VLAN1, VLAN2, VLAN3 и т. д.) могут назначаться из нормального диапазона 1-1005, в котором номера 1002 – 1005 зарезервированы для виртуальных сетей технологий Token Ring и FDDI. Существует также расширенный диапазон идентификаторов 1006-4094. Однако для облегчения управления рекомендуется, чтобы сетей VLAN было не более 255 и сети не расширялись вне Уровня 2 коммутатора.

Таким образом, сеть VLAN является широковещательным доменом, созданным одним или более коммутаторами. На рис 16.2 три виртуальных сети VLAN созданы одним маршрутизатором и тремя коммутаторами. При этом существуют три отдельных широковещательных домена (сеть VLAN 1, сеть VLAN 2, сеть VLAN 3). Маршрутизатор управляет трафиком между сетями VLAN, используя маршрутизацию Уровня 3.

(рис 16.2) Три виртуальных сети VLAN

Если рабочая станция сети VLAN 1 захочет послать кадр рабочей станции в той же самой VLAN 1, адресом назначения кадра будет МАС- адрес рабочей станции назначения. Если же рабочая станция сети VLAN 1 захочет переслать кадр рабочей станции сети VLAN 2, кадры будут переданы на МАС-адрес интерфейса F0/0 маршрутизатора. То есть маршрутизация производится через IP-адрес интерфейса F0/0 маршрутизатора виртуальной сети VLAN 1.

Для выполнения своих функций в виртуальных сетях коммутатор должен поддерживать таблицы коммутации (продвижения) для каждой VLAN. Для продвижения кадров производится поиск адреса в таблице только данной VLAN. Если адрес источника ранее не был известен, то при получении кадра коммутатор добавляет этот адрес в таблицу.

При построении сети на нескольких коммутаторах необходимо выделить дополнительные порты для объединения портов разных коммутаторов, приписанных к одноименным виртуальным сетям (рис 16.3). Дополнительных пар портов двух коммутаторов должно быть выделено столько, сколько создано сетей VLAN.

(рис 16.3) Объединение виртуальных сетей двух коммутаторов

Поскольку кадры данных могут быть получены коммутатором от любого устройства, присоединенного к любой виртуальной сети, при обмене данными между коммутаторами в заголовок кадра добавляется уникальный идентификатор кадратег (tag) виртуальной сети, который определяет VLAN каждого пакета. Стандарт IEEE 802.1Q предусматривает введение поля меток в заголовок кадра, содержащего два байта (табл. 16.1).

Формат тега виртуальной сети
3 бита 1 бит 12 бит
Приоритет CFI VLAN ID

Из них 12 двоичных разрядов используются для адресации, что позволяет помечать до 4096 виртуальных сетей и соответствует нормальному и расширенному диапазону идентификаторов VLAN. Еще три разряда этого поля позволяют задавать 8 уровней приоритета передаваемых сообщений, т. е. позволяют обеспечивать качество (QoS) передаваемых данных. Наивысший приоритет уровня 7 имеют кадры управления сетью, уровень 6 – кадры передачи голосового трафика, 5 – передача видео. Остальные уровни обеспечивают передачу данных с разным приоритетом. Единичное значение поля CFI показывает, что виртуальная сеть является Token Ring.

Пакет отправляется коммутатором или маршрутизатором, базируясь на идентификаторе VLAN и МАС-адресе. После достижения сети назначения идентификатор VLAN (tag) удаляется из пакета коммутатором, а пакет отправляется присоединенному устройству. Маркировка пакета (Packet tagging) обеспечивает механизм управления потоком данных.

Транковые соединения

Согласно принципу, представленному на рис 16.3, в виртуальных локальных сетях для соединения нескольких коммутаторов между собой задействуют несколько физических портов. Совокупность физических каналов между двумя устройствами (рис 16.4а) может быть заменена б), получившим название транк (trunk).

Транковые соединения используются и для подключения маршрутизатора к коммутатору (рис 16.2). При этом на интерфейсе маршрутизатора формируются несколько субинтерфейсов (по количеству виртуальных сетей).

Пропускная способность агрегированного логического канала равна сумме пропускных способностей физических каналов. Транки применяют и для подключения высокоскоростных серверов.

(рис 16.4) Транковые соединения коммутаторов

На практике используются статические и динамические VLAN. Динамические VLAN создаются через программное обеспечение управления сети. Однако динамические VLAN не применяются широко.

Наибольшее распространение получили статические VLAN. Входящие в сеть устройства автоматически становятся членами VLAN- порта, к которому они присоединены. Для статического конфигурирования используется интерфейс командной линии CLI.

16.2. Конфигурирование виртуальных сетей

Конфигурационный файл в виде базы данных vlan.dat хранится во флэш-памяти коммутатора. Каждая VLAN должна иметь уникальный адрес Уровня 3 или выделенный ей адрес подсети. Это позволяет маршрутизаторам переключать пакеты между виртуальными локальными сетями.

Статическое конфигурирование виртуальных сетей сводится к назначению портов коммутатора на каждую виртуальную локальную сеть VLAN, что может непосредственно конфигурироваться на коммутаторе через использование командной строки CLI. Таким образом, при статическом конфигурировании каждый порт приписывается к какой-то виртуальной сети. Статически сконфигурированные порты поддерживают назначенную конфигурацию до тех пор, пока не будут изменены вручную. Пользователи подключены к портам коммутатора на уровне доступа (access layer). Маркировка (Frame tagging) применяется, чтобы обмениваться информацией сетей VLAN между коммутаторами.

По умолчанию управляющей сетью является первая сеть VLAN 1, однако ей может быть назначен другой номер, причем сеть VLAN 1 будет Ethernet-сетью, и ей принадлежит IP-адрес коммутатора.

Ниже рассмотрено конфигурирование коммутатора для виртуальной локальной сети (рис 16.5).

(рис 16.5) Виртуальная локальная сеть

Примеры конфигурирования даны для коммутаторов серии 2950 и последующих модификаций. Конфигурирование виртуальных сетей на коммутаторах серии 1900 описано в учебном пособии [8].

Состояние виртуальных сетей и интерфейсов коммутатора Cisco Catalyst серии 2950-24 с именем Sw_A можно посмотреть по следующей команде:

Sw_A#sh vlan brief

VLAN    Name            Status       Ports
----   ---------------- --------     -------------------------------
1      default          active       Fa0/1, 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
1002 fddi-default       active
1003 token-ring-default active
1004 fddinet-default    active
1005 trnet-default      active

Из распечатки команды Sw_A#sh vlan brief следует, что все 24 интерфейса Fast Ethernet по умолчанию приписаны к сети VLAN 1, других активных виртуальных сетей нет, за исключением 1002-1005, зарезервированных для сетей Token Ring и FDDI.

Создание виртуальных сетей может производиться двумя способами:

  • в режиме глобального конфигурирования;
  • из привилегированного режима конфигурирования по команде vlan database.
  • Примеры конфигурирования трех виртуальных локальных сетей (рис 16.5) VLAN 10, VLAN 20, VLAN 30 приведены ниже.

    При первом способе применяются следующие команды:

    Sw-A(config)#vlan 10
    Sw-A(config-vlan)#vlan 20
    Sw-A(config-vlan)#vlan 30

    По второму способу:

    Sw-A#vlan database
    Sw-A(vlan)#vlan 10
    Sw-A(vlan)#vlan 20
    Sw-A(vlan)#vlan 30

    Программисты Cisco рекомендуют использовать первый способ создания виртуальных локальных сетей.

    После задания виртуальных сетей VLAN 10, VLAN 20, VLAN 30 они становятся активными, что можно посмотреть по команде sh vlan brief:

    Sw-A#sh vlan brief
    
    VLAN   Name                  Status                Ports
    ----   -------------------   -------- -------------------------------
    1      default               active   Fa0/1, 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
    10    VLAN0010               active
    20    VLAN0020               active
    30    VLAN0030               active
    1002  fddi-default           active
    1003  token-ring-default     active
    1004  fddinet-default        active
    1005  trnet-default          active

    При желании можно также сформировать название VLAN по команде vlan № name имя, например:

    Switch2950(config-vlan)#vlan 30 name VLAN30
    или Switch2950(vlan)#vlan 3 name VLAN3

    Указанные операции не являются обязательными, они служат только для удобства чтения распечаток.

    На следующем этапе необходимо назначить виртуальные сети на определенные интерфейсы (приписать интерфейсы к созданным виртуальным сетям), используя пару команд switchport mode access, switchport access vlan. Ниже приведен пример указанных операций для сети рис 16.5.

    Sw-A(config)#int f0/1
    Sw-A(config-if)#switchport mode access
    Sw-A(config-if)#switchport access vlan 10
    Sw-A(config-if)#int f0/2
    Sw-A(config-if)#switchport mode access
    Sw-A(config-if)#switchport access vlan 10
    Sw-A(config-if)#int f0/3
    Sw-A(config-if)#switchport mode access
    Sw-A(config-if)#switchport access vlan 20
    Sw-A(config-if)#int f0/4
    Sw-A(config-if)#switchport mode access
    Sw-A(config-if)#switchport access vlan 20
    Sw-A(config-if)#int f0/5
    Sw-A(config-if)#switchport mode access
    Sw-A(config-if)#switchport access vlan 30
    Sw-A(config-if)#int f0/6
    Sw-A(config-if)#switchport mode access
    Sw-A(config-if)#switchport access vlan 30

    Если при конфигурировании нескольких портов режим не изменяется, то команда switchport mode access может применяться один раз для первого интерфейса. Верификацию полученной конфигурации можно произвести с помощью команд show vlan или show vlan brief, например:

    Sw-A#sh vlan
    VLAN  Name               Status   Ports
    ----  -----------------  -------  -----------------------------
    1     default            active   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
    10    VLAN0010           active   Fa0/1, Fa0/2,
    20    VLAN0020           active   Fa0/3, Fa0/4,
    30    VLAN0030           active   Fa0/5, Fa0/6,
    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 500      -       -       -    -        -    0     0
    10   enet  100010 1500     -       -       -    -        -    0     0
    20   enet  100020 1500     -       -       -    -        -    0     0
    30   enet  100030 1500     -       -       -    -        -    0     0
    1002 enet  101002 1500     -       -       -    -        -    0     0
    1003 enet  101003 1500     -       -       -    -        -    0     0
    1004 enet  101004 1500     -       -       -    -        -    0     0
    1005 enet  101005 1500     -       -       -    -        -    0     0

    Из распечатки следует, что команда show vlan дает больше информации, чем show vlan brief.

    Кроме того, конфигурацию конкретной виртуальной сети, например VLAN2, можно также просмотреть с помощью команд show vlan id 2 или по имени show vlan name VLAN2, если оно задано.

    Конфигурационный файл коммутатора должен быть скопирован в энергонезависимую память коммутатора по команде

    Sw-A #copy running-config startup-config

    Он может быть также скопирован на сервер TFTP с помощью команды copy running-config tftp. Параметры конфигурации можно посмотреть с помощью команд show running-config или show vlan.

    Удаление виртуальной сети, например VLAN 10, выполняется с помощью формы no команды:

    Sw-A(config)#no vlan 10

    или

    Switch#vlan database
    Switch(vlan)#no vlan 10

    Когда виртуальная локальная сеть удалена, все порты, приписанные к этой VLAN, становятся бездействующими. Однако порты останутся связанными с удаленной виртуальной сетью VLAN, пока не будут приписаны к другой виртуальной сети или не будет восстановлена прежняя.

    Для того чтобы отменить неверное назначение интерфейса на виртуальную сеть, например, ошибочное назначение виртуальной сети VLAN 20 на интерфейс F0/2, используется команда

    Sw-A(config)#int f0/2
    Sw-A(config-if)#no switchport access vlan

    Также можно было бы просто приписать интерфейс f0/2 к другой виртуальной сети, например к VLAN 10:

    Sw-A(config)#int f0/2
    Sw-A(config-if)#switchport mode access
    Sw-A(config-if)#switch access vlan 10

    На конечных узлах (хостах) сети рис 16.5 установлена следующая конфигурация:

    Конфигурация конечных узлов виртуальных локальных сетей
    VLAN Узел Адрес узла Маска Шлюз
    VLAN 10

    PC0

    PC1

    10.1.10.11

    10.1.10.12

    255.255.255.0 10.1.10.1
    VLAN 20

    PC2

    PC3

    172.16.20.11

    172.16.20.12

    255.255.255.0 172.16.20.1
    VLAN 30

    PC4

    PC5

    192.168.30.11

    192.168.30.12

    255.255.255.0 192.168.30.1

    Таким образом, каждая виртуальная локальная сеть имеет свой IP-адрес.

    Проверка работоспособности сети производится по командам ping, (tracert). Она показывает, что, например, РС0 имеет соединение с РС1:

    PC0>ping 10.1.10.12
    
    Pinging 10.1.10.12 with 32 bytes of data
    
    Reply from 10.1.10.12: bytes=32 time=82ms TTL=128
    Reply from 10.1.10.12: bytes=32 time=80ms TTL=128
    Reply from 10.1.10.12: bytes=32 time=73ms TTL=128
    Reply from 10.1.10.12: bytes=32 time=70ms TTL=128
    
    Ping statistics for 10.1.10.12:
        Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
    Approximate round trip times in milli-seconds:
        Minimum = 70ms, Maximum = 82ms, Average = 76ms

    но не может обмениваться сообщениями с узлами других VLAN:

    PC0>ping 10.1.10.12
    
    Pinging 10.1.10.12 with 32 bytes of data
    
    Reply from 10.1.10.12: bytes=32 time=82ms TTL=128
    Reply from 10.1.10.12: bytes=32 time=80ms TTL=128
    Reply from 10.1.10.12: bytes=32 time=73ms TTL=128
    Reply from 10.1.10.12: bytes=32 time=70ms TTL=128
    
    Ping statistics for 10.1.10.12:
        Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
    Approximate round trip times in milli-seconds:
        Minimum = 70ms, Maximum = 82ms, Average = 76ms
    PC0>ping 172.16.20.11
    
    Pinging 172.16.20.11 with 32 bytes of data:
    
    Request timed out.
    Request timed out.
    Request timed out.
    Request timed out.
    
    Ping statistics for 172.16.20.11:
        Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),

    или

    PC0>ping 192.168.30.12
    
    Pinging 192.168.30.12 with 32 bytes of data:
    
    Request timed out.
    Request timed out.
    Request timed out.
    Request timed out.
    
    Ping statistics for 192.168.30.12:
        Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),

    Если к сети присоединить дополнительный узел РС6, адрес которого 192.168.30.101 (т. е. адрес его сети совпадает с адресом сети VLAN 30, но узел РС6 не приписан ни к одной из виртуальных сетей), он не сможет реализовать соединения с узлами существующих виртуальных сетей.

    16.3. Маршрутизация между виртуальными локальными сетями

    Поскольку каждая виртуальная локальная сеть представляет собой широковещательный домен, т. е. сеть со своим IP-адресом, для связи между сетями необходима маршрутизация Уровня 3. Поэтому к коммутатору необходимо присоединить маршрутизатор (рис 16.6).

    (рис 16.6) Связь между сетями через маршрутизатор

    Для соединения с маршрутизатором в схеме дополнительно задействованы три интерфейса коммутатора Sw_А: F0/11, F0/12, Ff0/13. При этом порт F0/11 приписан к сети VLAN 10, порт F0/12 – к VLAN 20, порт F0/13 – к VLAN 30.

    Sw_А(config)#int f0/11
    Sw_А(config-if)#switchport access vlan 10
    Sw_А(config-if)#int f0/12
    Sw_А(config-if)#switchport access vlan 20
    Sw_А(config-if)#int f0/13
    Sw_А(config-if)#switchport access vlan 30

    На маршрутизаторе используются три интерфейса – F0/1, F0/2, F0/3 (по числу виртуальных сетей), которые сконфигурированы следующим образом:

    Router>ena
    Router#conf t
    Router(config)#int f0/1
    Router(config-if)#ip add 10.1.10.1 255.255.255.0
    Router(config-if)#no shut
    Router(config-if)#int f0/2
    Router(config-if)#ip add 172.16.20.1 255.255.255.0
    Router(config-if)#no shut
    Router(config)#int f0/3
    Router(config-if)#ip add 192.168.30.1 255.255.255.0
    Router(config-if)#no shut

    По команде sh ip route можно посмотреть таблицу маршрутизации:

    Router#sh ip route
    Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP
           D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
           N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
           E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP
           i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area
           * - candidate default, U - per-user static route, o - ODR
           P - periodic downloaded static route
    
    Gateway of last resort is not set
    
          10.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
    C        10.1.10.0 is directly connected, FastEthernet0/1
          172.16.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
    C        172.16.20.0 is directly connected, FastEthernet0/2
    C     192.168.30.0/24 is directly connected, FastEthernet0/3

    Из таблицы маршрутизации следует, что все три сети (10.1.10.0, 172.16.20.0, 192.168.30.0) являются непосредственно присоединенными и, следовательно, могут обеспечивать маршрутизацию между сетями. "Прозвонка" с узла 10.1.10.11 узлов сетей 172.16.20.0 и 192.168.30.0 дает положительный результат.

    Защита межсетевых соединений через маршрутизатор может быть реализована с помощью сетевых фильтров (списков доступа), которые рассмотрены в лекции 14.

    Недостатком такого метода организации межсетевых соединений является необходимость использования дополнительных интерфейсов коммутатора и маршрутизатора, число которых равно количеству виртуальных сетей. От этого недостатка свободно транковое соединение, когда совокупность физических каналов между двумя устройствами может быть заменена одним агрегированным каналом.

    Конфигурирование транковых соединений

    При транковом соединении коммутатора и маршрутизатора три физических канала между ними заменяются одним агрегированным каналом (рис 16.7).

    (рис 16.7) Транковое соединение коммутатора и маршрутизатора

    Для создания транкового соединения на коммутаторе задействован интерфейс F0/10, а на маршрутизаторе – F0/0.

    Конфигурирование коммутатора будет следующим:

    Sw_A>ena
    Sw_A#conf t
    Sw_A(config)#vlan 10
    Sw_A(config-vlan)#vlan 20
    Sw_A(config-vlan)#vlan 30
    Sw_A(config-vlan)#int f0/1
    Sw_A(config-if)#switchport mode access
    Sw_A(config-if)#switchport access vlan 10
    Sw_A(config-if)#int f0/4
    Sw_A(config-if)#switchport access vlan 10
    Sw_A(config-if)#int f0/2
    Sw_A(config-if)#switchport access vlan 20
    Sw_A(config-if)#int f0/5
    Sw_A(config-if)#switchport access vlan 20
    Sw_A(config-if)#int f0/3
    Sw_A(config-if)#switchport access vlan 30
    Sw_A(config-if)#int f0/6
    Sw_A(config-if)#switchport access vlan 30
    Sw_A(config-if)#int f0/10
    Sw_A(config-if)#switchport mode trunk
    Sw_A(config-if)#^Z

    По команде sh int f0/10 switchport можно посмотреть состояние интерфейса:

    Sw_A#sh int f0/10 switchport
    Name: Fa0/10
    Switchport: Enabled
    Administrative Mode: trunk
    Operational Mode: down
    Administrative Trunking Encapsulation: dot1q
    Operational Trunking Encapsulation: dot1q
    Negotiation of Trunking: On
    Access Mode VLAN: 1 (default)
    Trunking Native Mode VLAN: 1 (default)
    Voice VLAN: none
    . . .
    Sw_A#

    Из распечатки следует, что порт F0/10 находится в режиме Trunk.

    Конфигурирование маршрутизатора сводится к тому, что на его интерфейсе F0/0 формируются субинтерфейсы F0/0.10, F0/0.20, F0/0.30. На указанных субинтерфейсах задается протокол Dot 1q для виртуальных сетей 10, 20, 30. Последовательность команд необходимо завершить включением интерфейса no shut.

    Router>ena
    Router#conf t
    Router(config-if)#int f0/0.10
    Router(config-subif)#encapsulation dot1q 10
    Router(config-subif)#ip add 10.1.10.1 255.255.255.0
    Router(config-subif)#int f0/0.20
    Router(config-subif)#encapsulation dot1q 20
    Router(config-subif)#ip add 172.16.20.1 255.255.255.0
    Router(config-subif)#int f0/0.30
    Router(config-subif)#encapsulation dot1q 30
    Router(config-subif)#ip add 192.168.30.1 255.255.255.0
    Router(config-subif)#int f0/0
    Router(config-if)#no shut

    Результат конфигурирования проверяется по команде sh ip route:

    Router#sh ip route
    
    Codes: C – connected, S – static, I – IGRP, R – RIP, M – mobile, B – BGP
           D – EIGRP, EX – EIGRP external, O – OSPF, IA – OSPF inter area
           N1 – OSPF NSSA external type 1, N2 – OSPF NSSA external type 2
           E1 – OSPF external type 1, E2 – OSPF external type 2, E – EGP
           i – IS-IS, L1 – IS-IS level-1, L2 – IS-IS level-2, ia – IS-IS inter area
           * – candidate default, U – per-user static route, o – ODR
           P – periodic downloaded static route
           
    Gateway of last resort is not set
      10.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
    C 10.1.10.0 is directly connected, FastEthernet0/0.10
      172.16.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
    C 172.16.20.0 is directly connected, FastEthernet0/0.20
    C    192.168.30.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0.30
    Router#

    Из таблицы маршрутизации следует, что сети 10.1.10.0, 172.16.20.0 и 192.168.30.0 являются непосредственно присоединенными. Поэтому маршрутизатор способен обеспечить маршрутизацию между сетями.

    Краткие итоги

  • Сеть VLAN состоит из узлов, объединенных единственным широковещательным доменом, который образован приписанными к виртуальной сети портами коммутатора. Широковещательные передачи снижают безопасность информации.
  • Для функционирования VLAN необходимо на коммутаторе сконфигурировать все виртуальные локальные сети и приписать порты коммутатора к соответствующей сети.
  • Трафик между VLAN обеспечивается маршрутизацией, т. е. общение между узлами разных виртуальных сетей происходит только через маршрутизатор.
  • Управление виртуальными сетями VLAN реализуется через первую сеть VLAN 1 и сводится к управлению портами коммутатора. Администраторы обычно изменяют номер сети по умолчанию для повышения безопасности.
  • Каждой виртуальной сети при конфигурировании должен быть назначен IP-адрес сети или подсети с соответствующей маской и шлюзом.
  • При построении сети на нескольких коммутаторах необходимо выделить дополнительные порты для объединения портов разных коммутаторов, приписанных к одноименным виртуальным сетям.
  • При обмене данными между коммутаторами в заголовок добавляется уникальный идентификатор кадра – тег (tag) виртуальной сети, который определяет членство VLAN каждого пакета.
  • Маркировка (Frame tagging) используется для обмена информацией сетей VLAN между коммутаторами.
  • Совокупность физических каналов между двумя устройствами может быть заменена одним агрегированным логическим каналом, получившим название транк (Trunk).
  • При транковых соединениях на интерфейсе маршрутизатора формируются несколько субинтерфейсов (по количеству виртуальных сетей).
  • Конфигурирование виртуальных сетей сводится к назначению портов коммутатора на каждую виртуальную локальную сеть VLAN.
  • Приписать интерфейсы к созданным виртуальным сетям) можно, используя пару команд switchport mode access, switchport access vlan.
  • Для создания транкового соединения на интерфейсе коммутатора используется команда switchport mode trunk.
  • Состояние виртуальных сетей и интерфейсов коммутатора можно посмотреть по команде sh vlan brief.
  • Вопросы

  • Для чего создаются виртуальные локальные сети? Каковы их достоинства?
  • Как связываются между собой VLAN и порты коммутатора?
  • Как обеспечивается общение между узлами разных виртуальных сетей?
  • Как обеспечивается управление виртуальными локальными сетями?
  • Можно ли построить VLAN на нескольких коммутаторах? Как это сделать?
  • Для чего служит идентификатор кадра (tag)? Где он размещается?
  • Что такое транк? Как он создается на коммутаторе и маршрутизаторе?
  • Какие команды используются для назначения VLAN на интерфейсы?
  • Какие команды используются для создания транковых соединений?
  • Какие команды используются для верификации VLAN?
  • Упражнения

  • Сконфигурируйте две виртуальных локальных сети на двух коммутаторах, используя транковые соединения.
  • Обеспечьте межсетевое взаимодействие.
  • Заключение

    Среди проблем в области сетевых технологий важное место занимают переподготовка кадров и обеспечение информационной безопасности. Это обусловлено повсеместным переходом аналоговых и цифровых АТС на использование сетей с пакетной коммутацией, а также ростом угроз несанкционированного доступа. В связи с переходом на сети с пакетной коммутацией в настоящее время происходит интенсивная переподготовка кадров, работающих в области телекоммуникаций. Требования знания основ создания защищенных сетей работодатели предъявляют и к поступающим на работу студентам.

    Существующая в настоящее время система защиты информации при передаче по сети не в полной мере удовлетворяет требованиям по предотвращению несанкционированного доступа. Поэтому происходит постоянный поиск путей и способов создания конкретных аппаратно-программных средств и комплексов в рамках системы обеспечения информационной безопасности. Знание и учет особенностей построения и функционирования сети, конкретных стандартов и протоколов является основой успешного решения этой задачи.

    Автор надеется, что материал настоящего учебного пособия представлен в доступной форме, что облегчит читателям задачу овладения технологиями современных сетей. Слушатели курсов и студенты, освоившие технологии виртуальных локальных сетей и конфигурирование сетевых фильтров (списков доступа), смогут эффективно создавать защищенные сети, как локальные, так и распределенные.

    Предоставляемые слушателям локальной академии Cisco учебные материалы и программные имитаторы функционирования сети даются на английском языке, что затрудняет их изучение и не позволяет применять их для обучения студентов в государственных вузах. Изучение сетевых технологий с использованием данного учебного пособия поможет студентам, слушателям курсов повышения квалификации и слушателям локальной академии Cisco легче адаптироваться к учебному процессу и полноценно освоить конфигурирование аппаратуры Cisco.

    Вернуться к учебному плану