маршрутизатор и коммутатор в чем разница хабр

Вопросы про коммутатор и маршрутизатор. Как это действует и какие есть токости?

Дабы не создавать множество вопросов я попытаюсь изложить все вопросы здесь, подкрепляя их картинками.

Для начало представим что в наших коммутаторах нет ограничение в любых параметрах, кроме пропускной способности (не важно какая она, главное что она затрудняет передачу данных)

В некоторых примерах я рассматриваю проблемы либо только с коммутаторами или маршрутизаторами. Прошу отвечать как вела себя систем с коммутатором, после как с маршрутизатором.

Мои корявы рисунки могу перерисовать, чтобы изложит всю суть моего вопроса.
________________________________________________

1. Может ли работать в такой сети коммутатор или маршрутизатор? Какие могут быть проблемы и возможно что он позволит распределить трафик и ускорить передачу данных?

Предположим, что на каждый коммутатор (маршрутизатор) упала большая нагрузка, все пользователи сети начали передавать между собой файлы, кто то заходит на сервер, то есть сети нелегко и все это не кончаться.
— зеленый цвет, коммутация к другим пользователям.

———
2. Могут возникнуть проблемы с такой расстановкой сети. Какие проблемы, почему, как можно решить, используя похожую схему?

3. Как маршрутизатор определяет, куда отправлять ему сигнал. (Прочел несколько статей про протоколы, все понятно кроме принципа его распределения трафика распознания коротких или длинных путей (имею ввиду, распознает ли он это?), есть пример работы «интернет шлюз» но этого мало и не знаю куда направить мысль)

4. Как коммутатор определяет, куда отправлять ему сигнал.

Источник

Тонкая грань: маршрутизаторы и коммутаторы

Маршрутизатор или коммутатор? Такой вопрос все чаще возникает при построении инфокоммуникационных структур в организациях и на предприятиях различных масштабов. Рекомендации МСЭ-Т и эталонная модель сетевой архитектуры взаимодействия открытых систем (OSI) дают ответ на этот вопрос, достаточно, однозначный. Между тем, разработчики телекоммуникационного оборудования пытаются сделать оборудование универсальным и всемогущим, что и заставляет пользователей задумываться о выгодности приобретения новых многофункциональных устройств. Насколько это оправдано узнаем далее.

Сетевое оборудование от мировых производителей для любых задач бизнеса

Функции маршрутизатора

Основная функция маршрутизатора заключается в считывании и анализе служебной информации пакетов по каждому порту с целью принятия решения о дальнейшем направлении данных по сети.Также на устройство возложены следующие функции:

— создание и ведение таблиц маршрутизации; — определение маршрутов; — фильтрация пакетов; — ведение очередей; — преобразование сетевых адресов в локальные; — распределение данных по портам.

Функции коммутатора

Организация локальной сети без такого устройства невозможна, ведь именно он призван подключить пользовательские устройства к глобальной сети. Коммутаторы находят широкое применение в домашних сетях и небольших офисах для совместного подключения нескольких компьютеров к одной линии провайдера, а также востребованы в средних и крупных компаниях для построения каскадных сетевых архитектур, имеющих целью укрупнение (агрегацию) потоков, прежде чем передать их в сеть.

Что отличает маршрутизатор от коммутатора?

Сходство и различия сетевых устройств определяются реализованным функционалом в соответствии с уровнями моделей OSI. Так коммутаторы 3 уровня максимально схожи по функционалу с маршрутизаторами, в то время как коммутаторы уровня доступа работают больше, как концентраторы потоков. Между тем, есть ряд функций, которые присущи только одним. Сравнение устройств представлено в таблице ниже.

Таблица – Функционал сетевого оборудования

Поддержка интерфейсов

Маршрутизатор поддерживает различные наборы физических интерфейсов, которые, в свою очередь, реализуют весь функционал физического и канального уровней по передаче данных, т.е. обеспечивают доступ к среде, согласовывают уровни электрических сигналов, реализуют линейное и логическое кодирование, формируют битовые сигналы и осуществляют передачу данных на верхний уровень. Коммутатор является узкоспециализированным устройством и ориентирован на работу в сетях Ethernet, реже АТМ.

Фильтрация трафика

Данным функционалом наделены только маршрутизаторы. ПО содержит модуль сетевого протокола, который позволяет выполнять разбор и анализ отдельных полей пакетов и на основе полученной информации принимать решение о дальнейшем пропуске. Более того, интерфейс пользователя позволяет производить настройки его работы. Тем самым, администратор сети имеет право на задание правил пропуска трафика, например, для возможности оградить сеть от стороннего трафика пользователей, не принадлежащих сети предприятия.

Дифференцированное обслуживание

При обслуживании в сети разнородного трафика именно функционал маршрутизатора позволяет настроить различные схемы обслуживания, в том числе и приоритетную передачу (функция QoS и поддержка протокола IEEE802.1p). При работе в сильно загруженных сетях это позволяет добиться качественной обработки голосового и видео трафика, что востребовано при работе в приложениях реального времени. Даже 4-х портовый маршрутизатор D-Link серии DVG-5400 в небольших сетях обеспечит и качественную SIP-телефонию, и работу факсимильных устройств, без снижения производительности LAN-сети.

Коммутаторы Cisco для корпоративных сетей

Коммутатор работает, оперируя такими параметрами, как время ожидания и надежность передачи. Соответственно, отличается высокой производительностью. Маршрутизатор отслеживает время жизни пакета и на основании его значения может управлять скоростью передачи данных, отбрасывая или пропуская пакеты в сеть. Просмотр и содержимого пакета, и таблиц маршрутизации существенно замедляют обработку данных, что не лучшим образом складывается на производительности устройства.

Возможность конфигурирования параметров устройств и настройки режимов работы реализованы в управляемых коммутаторах. Ряд таких моделей, могут работать не только на канальном втором уровне, но и на сетевом. Здесь доступны управление доступом и настройка VLAN, агрегация и зеркалирование портов. То же самое касается и маршрутизаторов, сервис доступен для управляемых устройств. Здесь возможна настройка VPN-каналов и средств безопасности.

Настройка полосы пропускания реализована в управляемых моделях коммутаторов и в маршрутизаторах, поддерживающих сервис QoS. По умолчанию, в сетевых устройствах Ethernet она будет равномерно распределяться между всеми активными пользователями сети.

Для возможности увеличения числа портов коммутаторы должны поддерживать функцию стекирования. При этом если максимальное количество и ограничено характеристикой устройства, например до 4 устройств в стеке, следует разумно подходить к полосе пропускание. В сетях Ethernet она разделяется между всеми пользователями. Для маршрутизаторов наращивание портов актуально при организации зоны DMZ и подключения сетевых периферийных устройств, например, принтеров или сетевых хранилищ данных.

Маршрутизаторы Cisco для решения задач малого и среднего бизнеса

Гибридные сетевые устройства

Стекируемые маршрутизирующие коммутаторы Cisco серии Catalyst WS-C3750

Стоимость владения

Вывод

Источник

Отличие коммутатора (Switch) от маршрутизатора (Router) и хаба: ответ Бородача

Всем привет! Сегодня я постараюсь ответить на вопрос – чем отличается коммутатор от маршрутизатора и хаба? Сначала я коротко расскажу про каждое устройство, а в самом конце приведу точные отличия. Постараюсь все объяснять простыми словами, если у вас возникнут какие-то вопросы – то пишите в комментариях, и я постараюсь вам помочь.

СОВЕТ! Если вы хотите полностью понять все нюансы данного вопроса, то я советую читать все статьи по дополнительным ссылкам.

Хаб или концентратор

Это очень старое сетевое устройство, которое уже никто не использует, но оно нам необходимо для понимания всей сути построения сетей. Хаб (Hub) или концентратор – это устройство с несколькими сетевыми портами, которое начинает транслировать данные сразу от одного порта на все. Пока ничего не понятно? – сейчас расскажу на примере.

Представим, что у нас есть сеть из 5 компьютеров, которые подключены сразу к одному хабу. Чисто внешне он ничем не отличается от коммутатора или даже роутера. Вот у нас есть 5 портов и к каждому подключен свой ПК.

Если один компьютер попытается отправить письмо или сообщение на третий комп, то когда сообщение достигнет сетевого хаба – он продублирует это сообщение и отправит на все компьютеры разом. Проблема такой сети в том, что, если компьютеры будут активно общаться – сеть может в какой-то момент времени начать зависать и тупить, из-за того что хаб будет умножать каждое сообщение на 5. Именно поэтому его перестали использовать, и сейчас это устройство крайне редко встречается в сетях.

Коммутатор

Коммутатор или свич (Switch) – это очередное сетевое устройство, которое предназначено для построения локальных сетей. С виду оно ничем не отличается от того же хаба и имеет несколько сетевых LAN портов. Самое главное отличие коммутатора от хаба в том, что он грамотно отправляет и перераспределяет трафик в сети. То есть если компьютер с первого порта отправил сообщение на комп, подключенный к 5 порту, то коммутатор отправляет данные не на все порты как хаб, а только на нужный порт.

Маршрутизатор

Помимо всего прочего роутер чаще всего работает в сети как шлюз. Сейчас попытаюсь объяснить, что это такое на обычном примере. Скорее всего дома у вас уже есть домашний Wi-Fi роутер. Обычно провайдер прокидывает интернет-кабель в квартиру. Конечно подобный провод можно вставить просто напрямую в комп, но тогда интернетом будет пользоваться только один человек.

Встает вопрос: как поделиться интернетом со всеми жителями квартиры? – вот для этого и используют маршрутизатор.

Задача роутера в том, чтобы все запросы и ответы доходили нужному адресату – что-то подобное мы видели и в коммутаторе. Также он грамотно работает шлюзом между двумя сетями. У роутера обычно есть два IP адреса: внешний и внутренний. Внешний чаще всего выдается провайдером, а внутренний вы можете задать самостоятельно.

Также роутер выступает в качестве DHCP-сервера, и он может самостоятельно выдавать IP адреса всем, подключенным локальным устройствам. Как видите у роутера куда более сложная работа. Также внутри у подобных аппаратов стоит очень сложная операционная система, которая имеет широкий функционал: от настройки VPN до фильтрации и родительского контроля.

Главное отличие коммутатора от маршрутизатора в том, что первый работает на канальном уровне, а вот роутер использует сетевой уровень с IP-адресацией. Передача данных идет с помощью пакетов, а не кадров, как у свитча.

В качестве дополнения почитайте более детально: про роутер и про Wi-Fi.

Главные отличия

Так в чем же разница между маршрутизатором, коммутатором и хабом? – давайте подытожим.

В домашних условиях используют именно маршрутизатор. Коммутаторы же чаще всего ставят на предприятиях, там где нужно подключить сразу большое количество сетевых устройств и компьютеров. Также коммутатор не работает с интернетом – именно поэтому его нет смысла устанавливать дома. Аналогично на предприятиях устанавливают и роутеры, которые помогают распределять трафик между несколькими сетями. Основная разница между коммутатором и маршрутизатором в том, что они выполняют разную функцию в сети.

Что взять для дома? Лучше всего приобрести себе хороший роутер. Коммутатор вам явно не нужен, так как он не работает с интернет-сетью. Можете посмотреть нашу подборку домашних интернет-центров тут.

Что лучше: роутер или свитч? У каждого из устройств есть свое применение и какие-то явные преимущества каждый сможет найти для себя в той или иной ситуации.

Источник

Сети для самых маленьких. Часть вторая. Коммутация

После скучного рассказа о подключении к кошкам переходим к настройке сети. В этот раз темы будут для новичков сложные, для старичков избитые. Впрочем сетевым аксакалам едва ли удастся почерпнуть что-то новое из этого цикла. Итак, сегодня:
а) аккуратно впитываем теорию о коммутаторах, уровнях сетевой модели, понятии инкапсуляции и заголовков (не пугайтесь — еще не время),
б) собираем спланированную в нулевой части цикла сеть,
в) настраиваем VLAN’ы, разбираемся с access и trunk-портами и тегированными Ethernet-фреймами,
г) соотносим текущие знания со стеком протоколов TCP/IP и моделью OSI (да, наконец-то мы ее коснёмся).

Перед тем, как вы обратитесь к практике, настоятельно рекомендуем почитать нулевую часть, где мы всё спланировали и запротоколировали.

Теория

Для начала необходимо определится с определениями и детерминировать терминологию. В начале пути с этим могут быть трудности, несмотря на горы википедии и прорву технических статей.
Рассмотрим самые общие термины, поскольку что такое коммутатор и маршрутизатор вы, во-первых, представляете, во-вторых, по ходу не раз ещё их затронем. Итак, тронулись:
СКС — структурированная кабельная система — это определение вы в любом яндексе найдёте. На деле это все провода, розетки, патчпанели и патчкорды, то есть грубо говоря, это физика вашей сети в узком смысле, в широком — это совокупность сетей: ЛВС, телефонные сети, системы видеонаблюдения и прочее. Это отдельный очень большой и порой сложный пласт знаний и технологий, который вообще не имеет точек пересечения с настройкой, поэтому к нему мы более обращаться не будем. Привели мы этот термин по большей части для того, чтобы читатель чувствовал отличие от следующего.
ЛВС = Локальная Вычислительная Сеть = LAN = Local Area Network. Актуальность слова “Вычислительная” сейчас можно поставить под сомнение, так же, как в слове ЭВМ. Всё-таки, говоря о современных сетях и устройствах, мы давно уже не держим в уме термин «вычисления», несмотря на то, что глубинная суть осталась неизменной. В этом плане буржуйские термин более универсален и даёт более простое представление о своём значении.
Итак, локальная сеть — в первом приближении — это сеть вашей организации. Вот, к примеру, обслуживаем мы сейчас сеть компании «Лифт ми Ап» с двумя офисам, так вот сети этих двух офисов и будут являться локальной сетью.
При втором приближении, локальной называют сеть, которая находится под управлением одного сетевого администратора. То есть, например, вы отвечаете за районный сегмент сети провайдера, в таком случае ваша районная сеть со всеми подсетями будет являться локальной, в то время, как вышестоящая сеть и сети других районов уже нет, так как за них отвечает уже другие люди. Вообще говоря, это уже MAN — Metropolian Area Network — сеть уровня города. Но в какой-то степени к ней можно применить понятие LAN и уж тем более VLAN.
С точки зрения меня, как абонента этого провайдера, моя локальная сеть — это всё, что до моего домашнего роутера. Интуитивно, наверно, все понимают о чём идёт речь.
Именно с локальными сетями мы и будем иметь дело в ближайших выпусках.

И последнее, что хотелось бы отметить в связи с ЛВС — это IP-адресация.
Все вы знаете, что когда вы включаете какой-нибудь домашний Wi-Fi-роутер в сеть, он обычно выдаёт вам IP-адрес, вроде 192.168.1.x. Почему именно 192.168 в начале?

Дело в том, что все IP адреса делятся на приватные (private, он же внутренний, “серый”, локальный), и публичные. Публичные используются в интернет, каждый адрес уникален, их распределение контролирует организация IANA(Internet Assigned Numbers Authority).

Приватные используются для адресации хостов (ну, строго говоря, не хостов, а интерфейсов) внутри ЛВС, их распределение никто не контролирует. Для них выделили три диапазона адресов (по одному из каждого класса):

10.0.0.0 — 10.255.255.255
172.16.0.0 — 172.31.255.255
192.168.0.0 — 192.168.255.255

Важный момент касаемо “классов адресов”, об этом уже как-то писали на хабре: классов адресов уже давно не существует. Позже мы обстоятельно поговорим об адресации, но пока рекомендация такая: забыть про существование классов адресов, чтобы не попасть впросак на собеседовании или в разговоре.

Это те адреса, которые вы можете использовать в своей частной сети. Они вполне могут повторяться (и повторяются) в разных локальных сетях, и за её пределы они не выходят. Приватный адрес на то и приватный, поэтому любой пакет с адресом из диапазонов, указанных выше, попавший к провайдеру, будет отбрасываться.

Если вернуться к нашей старой схеме то вы увидите, что для своей сети мы выбрали приватные адреса из диапазона 172.16.0.0 — 172.31.255.255.
Достаточно подробно об IP-адресах можно почитать тут и тут.
У всех провайдеров и во внутренней сети любой крупной организации используются именно эти серые подсети. Если только вы не государственный ВУЗ, которому в своё время выпала сеть на несколько тысяч публичных адресов: Кемеровский Государственный Университет, к примеру, не озадачивается NAT’ом и прочей чепухой — просто на все компьютеры университетской сети раздаются белые IP.

Ещё раз: у нас есть три способа разграничить широковещательные домены:
1) Поставить маршрутизатор и разнести хосты в разные подсети,
2) Разделить сеть VLAN’ами,
3) Порвать кабель.

Ну и самая жесть, которой часто сторонятся начинающие: OSI. Open System Interconnection. Вообще в двух словах, чтобы мозг не захламить за одно занятие. Эту модель называют эталонной, потому что в реальном мире дело не дошло до реализации. Но она само совершенство, поэтому инженеры и админы вворачивают это слово повсюду.
В основе лежат 7 китов сетевой иерархии: 7 уровней. Сегодня коснёмся двух нижних: первый — физический — это представление информации в виде сигналов, прямо скажем, битов. Задача этого уровня сгенерировать электрический, оптический или радиосигнал, передать его в среду и принять его. К нему относится вся физика: интерфейсы, кабели, антенны, медиаконвертеры (конвертеры среды), репитеры, старые хабы. В общем низкоуровневая это работа. Это первый уровень модели OSI и стека TCP/IP.
Второй — канальный. На этом уровне работают коммутаторы. Идентификатор устройства здесь, это MAC-адрес. У каждого узла (компьютер, маршрутизатор, ноутбук, IP-телефон, любой Wi-Fi-клиент) есть этот уникальный адрес, который однозначно определяет устройство в локальной сети. В теории MAC-адреса не должны повторяться вообще, но на практике такое однако случается и в рамках одного широковещательного домена может приводить к сложноотлавливаемым проблемам.
Наиболее известным протоколом этого уровня является Ethernet. Данные на этом уровне передаются кусками, каждый из которых называется Ethernet-фрейм (он же Ethernet-кадр, он же PDU канального уровня). Что он представляет из себя?

Payload — это полезная нагрузка — данные сетевого уровня, которые вкладываются (инкапсулируются) в кадр. MAC Header (Заголовок) — это служебная информация канального (второго) уровня. Самые важные пока для нас элементы — это source MAC-address (адрес отправителя кадра) и Destination MAC-address (адрес получателя кадра).

Третий уровень — сетевой (IP, ARP)
Четвёртый — транспортный (TCP, UDP, ICMP)
С пятого по седьмой — сеансовый, представления и прикладной (в стеке TCP/IP они не различаются и называются просто прикладным. На нём работают протоколы вроде HTTP, FTP, telnet и многие другие)

В английской википедии утверждается, что ICMP относится к 3-му уровню, что является спорным моментом.

Сегодня мы акцентируемся на 1-м и 2-м уровнях, особенно на втором. Третьего и четвертого коснёмся в следующих выпусках.

Теперь проследим нелёгкий путь кадра.
Состояние покоя сети — утопия.

Вы пытаетесь пропинговать, например, адрес соседнего компьютера командой ping 192.168.1.118. Данные этого приложения показаны фиолетовым параллелепипедом.

За это отвечает протокол ICMP. В него инкапсулируется информация от приложения — это означает, что к данным 5-го уровня добавляется заголовок со служебной информацией 4-го уровня.

Его данные упаковываются (инкапсулируются) в IP-пакеты, где в заголовке указан IP-адрес получателя (192.168.1.118) и IP-адрес отправителя — логические адреса.

А затем всё это инкапсулируется в Ethernet-кадры с MAC-адресами отправителя и получателя — физическими адресами.

При формировании кадров в заголовке в качестве MAC-адреса источника (source) подставляется адрес вашего компьютера, а адресом получателя (destinantion) будет MAC-адрес компьютера — владельца IP-адреса 192.168.1.118 (о механизмах такого преобразования поговорим в следующий раз). То есть если бы вы смогли сфотографировать кадр, то вы бы увидели все эти данные в разрезе, так сказать.

На самом деле, нет ничего проще: запускаете какой-нибудь анализатор трафика, например, замечательный Wireshark и Ethereal, на своём компьютере и пингуете другой хост. Вот такую картину вы сможете лицезреть:

Вы это можете сделать прямо сейчас, читая эти строки, просто установив и запустив анализатор трафика.

В последнюю очередь сетевая карта вашего компьютера дробит фрейм на биты и отправляет их в кабель.

Коммутатор из поступивших битов собирает первоначальный кадр

Далее начинается интеллектуальный труд: из заголовка извлекается адрес получателя, перетрясается таблица MAC-адресов на предмет совпадения и, как только оное найдено, кадр без изменений отправляется в указанный порт. Если же адреса пока ещё нет или кадр пришёл широковещательный, то он направляется на все порты, кроме того, откуда пришёл.

Если адреса отправителя в таблице до сих пор не было, то в этот момент коммутатор добавит его.
Естественно, кадр опять передаётся в виде битов — это закон электроники, и вы должны просто всегда иметь это в виду.

Конечный хост, получив поток битов, собирает из них кадр, ещё только предполагая, что он предназначается ему.

Далее он сравнивает MAC-адрес получателя со своим и, если они совпадают, то заголовок второго уровня отбрасывается, а IP-данные передаются на обработку вышестоящему протоколу. Если адреса не совпадают, то кадр отбрасывается вместе со всем содержимым.

Далее сравниваются IP-адрес получателя и этого устройства. Если совпадают, то заголовок сетевого уровня отбрасывается, и данные передаются транспортному уровню (ICMP)

Конечный хост обработал ICMP-запрос (echo-request) и готов послать ICMP-ответ (echo-reply) вашему компьютеру с адресом 192.168.1.131 и далее пункты 1-3 повторяются уже для нового кадра

То, о чём мы писали до сих пор — это принцип работы любого коммутатора. Так делают даже простые длинки за 300 рублей.

Ну а теперь, давайте, коллеги, финальный рывок: добавим сюда ещё VLAN’ы.

С ними работают уже только управляемые коммутаторы.
Напомним, что вланы нужны для разделения сетей. Соответственно появляется некий идентификатор, которым маркируется трафик разных подсетей на коммутаторе.
Говоря о VLAN’ах, часто используют заклинание 802.1q. Это и есть стандарт, описывающий как именно кадр маркируется/тегируется. Пугаться такого шифра не стоит. Так же, например, Wi-Fi описывается стандартом 802.11n, а протокол аутентификации — 802.1x. Нам с этим предстоит столкнуться в будущем, поэтому отложите это в своей энергонезависимой памяти.

Что же именно происходит на кухне коммутации?
Внутрь фрейма после Source MAC-адреса добавляется ещё одно поле, очень грубо говоря, содержащее номер VLAN’а. Длина, выделенная для номера влана равна 12 битам, это означает, что максимальное число вланов 4096. Мы хотим обратить внимание молодых инженеров на такие подробности. Дело в том, что мы в своём цикле в силу объективных причин, не можем обо всём рассказать, но такие вопросы, во-первых, часто задают на собеседованиях, во-вторых, это просто надо знать.

Кадры первого влана обычно не тегируются — он является родным вланом (native vlan).

Каждый коммутатор принимает теперь решение на основе этой метки-тега (или его отсутствия).
В таблицу МАС-адресов добавляется ещё столбец с номером VLAN’а и при поиске пары MAC-адрес/порт теперь будет сравниваться тег кадра с номером VLAN’а в таблице.

Существует два типа портов:
1. Access port — порт доступа — к нему подключаются, как правило, конечные узлы. Трафик между этим портом и устройством нетегированный. За каждым access-портом закреплён определённый VLAN, иногда этот параметр называют PVID. Весь трафик, приходящий на этот порт от конечного устройства, получает метку этого влана, а исходящий уходит без метки.

2. Trunk port. У этого порта два основных применения — линия между двумя коммутаторами или от коммутатора к маршрутизатору. Внутри такой линии, называемой в народе, что логично, транком, передаётся трафик нескольких вланов. Разумеется, тут трафик уже идёт с тегами, чтобы принимающая сторона могла отличить кадр, который идёт в бухгалтерию, от кадра, предназначенного для ИТ-отдела. За транковым портом закрепляется целый диапазон вланов.
Кроме того, существует вышеупомянутый native vlan. Трафик этого влана не тегируется даже в транке, по умолчанию это 1-й влан и по умолчанию он разрешён. Вы можете переопределить эти параметры.
Нужен он для совместимости с устройствами, незнакомыми с инкапсуляцией 802.1q. Например, вам нужно через Wi-Fi мост передать 3 влана, и один из них является вланом управления. Если Wi-Fi-модули не понимают стандарт 802.1q, то управлять ими вы сможете, только если этот влан настроите, как native vlan с обеих сторон.

Что происходит в сети с вланами?

1) Итак, от вашего компьютера с IP-адресом, например, 192.168.1.131 отправляется пакет другому компьютеру в вашей же сети. Этот пакет инкапсулируется в кадр, и пока никто ничего не знает о вланах, поэтому кадр уходит, как есть, на ближайший коммутатор.
2) На коммутаторе этот порт отмечен, как член, например, 2-го VLAN’а командой

Это означает, что любой кадр, пришедший на этот интерфейс, автоматический тегируется: на него вешается ленточка с номером VLAN’а. В данном случае с номером 2.
Далее коммутатор ищет в своей таблице MAC-адресов среди портов, принадлежащих 2-му влану, порт, к которому подключено устройство с MAC-адресом получателя.
3) Если получатель подключен к такому же access-порту, то ленточка с кадра отвязывается, и кадр отправляется в этот самый порт таким, каким он был изначально. То есть получателю также нет необходимости знать о существовании вланов.
4) Если же искомый порт, является транковым, то ленточка на нём остаётся.

Попробуем провести аналогию с реальными миром. Вы с другом, например, пакеты-туристы и летите отдыхать дикарями самолётом авиалиний Ethernet Airlines. Но по дороге вы поссорились, и потому, когда в аэропорту назначения, вас спрашивают в какую гостиницу вас везти, вы отвечаете “Рога”, а ваш товарищ говорит “Копыта”. И сразу после этого вас инкапсулируют в разные кадры-машины: вас в такси с тегом “Таксопарк “На рогах”, а вашего товарища с его грузом в КамАЗ с тегом “Транспортная компания “В копыто”. Теперь вам нельзя на автобусные полосы, а вашему другу под знаки, запрещающие проезд грузовиков.
Так вот две гостиницы — это МАС-адреса назначения, а ограничения по маршруту — порты других вланов.
Петляя, по улочкам, вам, как IP-пакету не о чем беспокоиться — кадр-автомобиль доставит вас до места назначения, и, грубо говоря, в зависимости от тега на каждом перекрёстке будет приниматься решение, как ехать дальше.

Q: Что произойдёт, если тегированный кадр прилетит на access-порт?
A: Он будет отброшен.

Q: Что произойдёт, если нетегированный кадр прилетит на trunk-порт?
A: Он будет помещён в Native VLAN. По умолчанию им является 1-й VLAN. Но вы можете поменять его командой switchport trunk native vlan 2
В этом случае все кадры, помеченные 2-м вланом будут уходить в этот порт нетегироваными, а нетегированные кадры, приходящий на этот интерфейс, помечаться 2-м вланом.
Кадры с тегами других вланов останутся неизменными, проходя, через такой порт.

Q: Можно ли конечным узлам (компьютерам, ноутбукам, планшетам, телефонам) отправлять тегированные кадры и соответственно подключать их к транковым портам?
A: Да, можно. Если сетевая карта и программное обеспечение поддерживает стандарт 802.1q, то узел может работать с тегированными кадрами.

Q: Что будет с тегированными кадрами, если они попадут на обычный неуправляемый коммутатор или другое устройство, не понимающее стандарт 802.1q?
A: Поскольку при добавлении тега заголовок кадра не меняется, то все устройства второго уровня без поддержки этого стандарта вполне справляются с коммутацией такого кадра. Поэтому, если например, вы захотите организовать канал через Wi-Fi мост, то это никак не помешает вам пробросить через него несколько вланов в транке.

Практика. Настройка сети “Лифт ми Ап”

Ну и наконец-то обратимся к настройке. Вива ля практис!

Будет у нас такая сеть:

Мы могли бы сейчас броситься сразу настраивать всё по порядку: полностью одно устройство, потом другое. Но так не будет, пожалуй, понимания значения процессов.

Порты доступа (access)

Поэтому начнём с простого: настроим два порта на msk-arbat-asw3 как access для влана 101 (ПТО):

Все настройки делаем сразу в соответствии с планом.

Заметили, что коммутатор ругается на отсутствие влана? Тут надо быть аккуратным. Некоторые версии ПО работают несколько нелогично.
Даже если вы его не создадите, то настройки применятся и при отладке на первый взгляд всё будет нормально, но связи не будет. Причём коварство заключается в том, что фраза Creating vlan 101 вовсе не означает, что этот самый влан будет создан. Поэтому отправляемся в режим глобальной конфигурации и создаём его (а заодно и все другие вланы, нужные на этом коммутаторе):

Теперь подключите компьютеры к портам FE0/1 и FE0/2, настройте на них адреса 172.16.3.2 и 172.16.3.3 с маской подсети 255.255.255.0 и шлюзом 172.16.3.1 и проверьте связь:

После того, как это получилось, настроим порт FE0/16, как access, для 104-го влана (сеть других пользователей):

Подключите к нему компьютер и настройте адрес из той же подсети, что ПТО, например, 172.16.3.5 с маской 255.255.255.0.
Если вы попытаетесь теперь пропинговать этот адрес, то у вас не должно этого получиться — компьютеры находятся в разных вланах и изолированы друг от друга:

То есть ещё раз, что происходит? От вашего компьютера приходит на 1-й порт широковещательный запрос: “Кто такой 172.16.3.5”, потому что сам компьютер пока не знает MAC-адреса получателя. Кадр, который несёт в себе этот запрос помечается, как принадлежащий 101-му VLAN’у в соответствии с портом, на который он поступил. И далее, чтобы узнать где-же находится компьютер 172.16.3.5, кадр рассылается на все порты-члены 101-го VLAN’а. А в их числе нет порта FE0/16, поэтому, естественно, этот адрес считается недостижимым, что приводит к ответу “Request timed out”.

Внимание! Если в этом VLAN’е все-таки окажется устройство с таким IP, то это не будет тем же самым ноутбуком Other и при этом они не буду конфликтовать друг с другом, поскольку логически находятся в разных широковещательных доменах.

Транковые порты (trunk)

Итак, врата для вас открылись, теперь вам предстоит создать коридор — транк между тремя коммутаторами: msk-arbat-asw3, msk-arbat-dsw1 и msk-rubl-asw1.

Uplink портом на msk-arbat-asw3 является GE1/1. Ну а поскольку нам всё равно все вланы нужно будет пробросить, то сделаем это сейчас, то есть помимо 101 и 104 пропишем 2, 102 и 103:

На самом деле на интерфейсе достаточно команды #switchport mode trunk, чтобы у вас через этот порт уже пошли тегированные кадры всех вланов, потому что по умолчанию транковый порт пропускает всё. Но мы же инженеры, а не эникейщики. Где это видано, чтобы безлимит творился за нашей спиной? Поэтому через нас проходит только то, что мы разрешаем. Как только вы дали команду switchport trunk allowed vlan 101, через порт не пройдёт кадр никаких вланов, кроме 101 (VLAN 1 ходит по умолчанию и нетегированным).

Внимание! Если вы хотите в транковый порт добавить ещё один влан, то вам необходимо использовать следующий синтаксис команды:

В противном случае (написав switchport trunk allowed vlan 105) вы сотрёте все старые разрешения и добавите новый 105-й влан. И хорошо ещё, если при этом вы не потеряете доступ на этот коммутататор. Но за простой связи всё равно вы получите по пятое число)

Переходим к msk-arbat-dsw1. На нём необходимо создать все вланы и настроить два порта:
GE1/2 в сторону msk-arbat-asw3
FE0/1 в сторону msk-rubl-asw1:

Ну и настроим, конечно, порты на msk-rubl-asw1:

Снова нужно настроить вланы. И заметьте, при настройке транковых портов никаких сообщений нет.

Если вы всё настроили правильно (в чём не приходится сомневаться), то с первого порта msk-rubl-asw1 вы увидите компьютеры ПТО, подключённые к msk-arbat-asw3.

Для уверенности проверим ещё и 104-й влан. Через транк мы его сюда уже доставили.

Подключаем компьютер к 16-му порт и настраиваем на нём IP-адрес 172.16.6.3 с маской 255.255.255.0 и шлюзом 172.16.6.1. А IP-адрес ноутбука на арбате поменяйте на 172.16.6.2 с теми же маской и шлюзом.

Сеть управления

Настроим IP-адрес для управления.
В наших лабах они не понадобятся, потому что мы настраиваем устройство через окно РТ. А вот в реальной жизни это вам жизненно необходимо.
Для этого мы создаём виртуальный интерфейс и указываем номер интересующего нас влана. А далее работаем с ним, как с самым обычным физическим интерфейсом.

С msk-arbat-asw3 запускаем пинг до msk-arbat-dsw1:

Первые пару пакетов могут потеряться на работу протокола ARP: определение соответствия IP-адрес — MAC-адрес. При этом MAC-адрес, порт и номер влана добавляются в таблицу коммутатора.
Самостоятельно настройте IP-адреса сети управления на остальных коммутаторах и проверьте их доступность

Собственно вот и вся магия. Зачастую к подобного рода действиям и сводится вся настройка, если вы не работаете в провайдере. С другой стороны, если вы работаете в провайдере, то, наверняка, такие вещи вам объяснять не нужно.
Если желаете знать больше об этом, читайте: VTP, QinQ, зарезервированные номера VLAN

Ещё один небольшой инструмент, который может немного увеличить удобство работы: banner. Это объявление, которое циска покажет перед авторизацией на устройство.

После motd вы указываете символ, который будет служить сигналом о том, что строка закончена. В это примере мы поставили “q”.

Относительно содержания баннера. Существует такая легенда: хакер вломился в сеть, что-то там поломал\украл, его поймали, а на суде оправдали и отпустили. Почему? А потому, что на пограничном роутере(между интернет и внутренней сетью), в banner было написано слово “Welcome”. “Ну раз просят, я и зашел”)). Поэтому считается хорошей практикой в баннере писать что-то вроде “Доступ запрещен!”.

Для упорядочивания знаний по пунктам разберём, что вам необходимо сделать:

1) Настроить hostname. Это поможет вам в будущем на реальной сети быстро сориентироваться, где вы находитесь.

2) Создать все вланы и дать им название

3) Настроить все access-порты и задать им имя

Удобно иногда бывает настраивать интерфейсы пачками:

4) Настроить все транковые порты и задать им имя:

5) Не забывайте сохраняться:

Итого: чего мы добились? Все устройства в одной подсети видят друг друга, но не видят устройства из другой. В следующем выпуске разбираемся с этим вопросом, а также обратимся к статической маршрутизации и L3-коммутаторам.
В общем-то на этом данный урок можно закончить. В видео вы сможете ещё раз увидеть, как настраиваются вланы. В качестве домашнего задания настройте вланы на коммутаторах для серверов.

Здесь вы можете скачать конфигурацию всех устройств:
Lift-me-Up_Configuration.zip
И наш проект РТ:
Lift-me-UP_v2-VLANs.pkt

P.S.
Важное дополнение: в предыдущей части, говоря о native vlan мы вас немного дезинформировали. На оборудовании cisco такая схема работы невозможна.
Напомним, что нами предлагалось передавать на коммутатор msk-rubl-asw1 нетегированными кадры 101-го влана и принимать их там в первый.
Дело в том, что, как мы уже упомянули выше, с точки зрения cisco с обеих сторон на коммутаторах должен быть настроен одинаковый номер влана, иначе начинаются проблемы с протоколом STP и в логах можно увидеть предупреждения о неверной настройке. Поэтому 101-й влан мы передаём на устройство обычным образом, кадры будут тегированными и соответственно, 101-й влан тоже необходимо создавать на msk-rubl-asw1.

Ещё раз хотим заметить, что при всём желании мы не сможем охватить все нюансы и тонкости, поэтому и не ставим перед собой такой задачи. Такие вещи, как принцип построения MAC-адреса, значения поля Ether Type или для чего нужен CRC в конце кадра, вам предстоит изучить самостоятельно.

Спасибо соавтору этого цикла, хабравчанину thegluck.
За предоставление дополнительных материалов хочу поблагодарить Наташу Самойленко

Читатели, не имеющие учётки на хабре, но имеющие вопросы, как и прежде, могут концентрировать их в ЖЖ.

Источник

• ← маршрутизатор и коммутатор в чем разница простым языком
• маршрутизатор и роутер в чем различие →