很多時候，如果對技術只是概要全懂，細節(jié)上多個概念混淆，勢必在做具體工作的時候會走很多彎路。比較典型的就是關于VLAN的一些技術細節(jié)。在這個主題上，最容易引起混淆的就是VLAN，三層交換以及Trunk的概念，以下是一些個問題點：
1.支持VLAN的交換機一定是三層交換機嗎?
2.Trunk配置了就可以VLAN間通信嗎?
3.Trunk具體怎么工作的?
4.VLAN間的通信到底是怎么執(zhí)行的?
如果說給若干個純二層環(huán)境加上若干個路由器，我想絕大多數(shù)的人都可以設計出一個個完美的互聯(lián)互通的網(wǎng)絡，然而加上了VLAN之類的概念，反而被繞暈了，具有諷刺意義的是，VLAN本來就是用來簡化純二層環(huán)境+交換機的配置的。因此首先要理清VLAN的基本概念，然后具體VLAN間將如何進行通信就不解自知了。
1.VLAN和三層沒有任何關系
如果先不提Trunk而純粹的VLAN實際上就是將多個純二層的以太網(wǎng)交換機合并成了一個，用軟件進行控制。合并后的交換機就是支持VLAN的交換機，參與合并的多個物理交換機如今退化成了邏輯意義上的交換機。多個物理交換機并不是傻乎乎的合并后完事，VLAN交換機的另一個意義就是可以通過各種策略指定哪個物理port屬于哪個邏輯交換機，如果讓物理交換機實現(xiàn)這個，就不得不涉及購置，布線等問題，這就說明了軟件真的比硬件更加靈活，以軟件為基準，硬件其實就是固化了的軟件。
如果想明白VLAN的含義，在Linux上配置幾個Bridge就可以了。我們知道，Linux內置了一個軟Bridge實現(xiàn)，通過brctl可以進行配置，一個單獨的Linux物理主機配置了N塊以太網(wǎng)卡，就可以簡單的模擬VLAN的概念(注意，此時還沒有引入VLAN的本質-Trunk)了：
a.新增一個br0，將網(wǎng)卡1/2/3加進去;
b.新增一個br1，將網(wǎng)卡4/5/6加進去;
c....
d.網(wǎng)卡1連接一個純二層交換機1;
e.網(wǎng)卡4連接一個純二層交換機2;
f....
這樣Linux主機上就存在了多個Bridge，你可以將Linux主機這個物理的機器視為一個支持VLAN的機器了。
VLAN交換機是一個純二層的設備。然而，如果僅僅這樣，那就沒有必要推出VLAN的概念了，VLAN到底和上述的簡單配置有什么不同呢?這就涉及到了IEEE802.1q標準，請看下節(jié)。
2.Trunk和三層沒有任何關系
如果一個VLAN交換機上配置了兩個VLAN，分別為VLAN1和VLAN2，另外幾臺VLAN交換機上可能也需要配置VLAN1和VLAN2，畢竟單獨一臺機器的口子有限，因此對于組網(wǎng)，不級聯(lián)的拓撲是很少見的，現(xiàn)在關鍵的問題就是需要讓處在不同VLAN交換機的口子可以屬于同一個VLAN，即屬于同一個廣播域。辦法很簡單，那就是每一個VLAN用一個線將兩個VLAN交換機上屬于同一個VLAN的口子連起來，如果兩臺交換機上分別有3個VLAN，那就扯3根線...這不得不說是一個好方法，但決不是一個妙方法。對于硬件上的體力活兒，軟件一般都能很好的解決，這一次，又是軟件幫了忙，正如VLAN的概念提出時那樣(見上一節(jié))。
Trunk標準提出來了，所謂的Trunk就是可以讓多個VLAN在兩個交換機級聯(lián)時復用一根線，因此軟件上需要對數(shù)據(jù)幀做一些文章，以便數(shù)據(jù)幀到達另一個交換機的時候知道自己屬于哪個VLAN從而限制幀的傳輸域，802.1q正是做這個的，從而這也成了VLAN的核心。Trunk只是簡化了布線，降低了硬件成本，這是一個通過軟件降低硬件成本的絕好的例子。
既然Trunk可以通過多個VLAN的數(shù)據(jù)，那么實際上Trunk是將廣播域延伸到了另外一臺交換機上，而對于LAN，其廣播域延伸到哪里，LAN也就延伸到了那里。事實上這并不與VLAN的初衷之一-限制廣播域相沖突，Trunk將廣播透傳的時候是打著VLAN id標記的，也就是說廣播除了可以在Trunk上或者在自己VLAN內部傳輸，是決不會到達其它VLAN里面的，如果一個廣播到達了這樣一個交換機，其上既沒有別的Trunk口，也沒有廣播攜帶的VLAN id對應的VLAN，那么廣播也就到此為止而消失了。
到此為止，絲毫沒有任何第三層的概念出現(xiàn)。
3.VLAN接口的概念
VLAN 接口的概念和Linux上Bridge的實現(xiàn)十分相像，就是可以為一個VLAN配置一個或者多個接口，在該接口上可以指定三層的IP地址，在VLAN的某一個口子(物理二層接口)上配置這樣一個VLAN接口(三層接口)實際上就等同于在VLAN的該口子上插入了一臺三層設備，只是這臺設備是一臺虛擬的設備罷了，另外和真正插一臺設備不同的是，由于它是處在本機內部的，因此它所配置IP地址當然也就屬于本機IP地址了，處在路由表的Local域中。
理解了這一點就會明白，實際上配置了VLAN接口的VLAN交換機實際上是往純VLAN交換機里面硬塞了一臺三層設備，二者合而為一，因此更能加深對“VLAN交換機是一個純二層的設備”這個觀點的認識。
4.LAN交換機上可以配置IP地址
姑且先拋開VLAN的概念，說一下LAN交換機。一般以為LAN交換機是純二層的設備，可是知道了VLAN接口的概念后，我們發(fā)現(xiàn)即使沒有VLAN，也是可以將一臺虛擬的三層設備插入到一個LAN交換機的口子上去的，其實Linux的軟Bridge就是這樣做的，那么內置了三層虛擬設備的LAN交換機就有了三層的功能。這是什么呢?還是以Linux為例，在Linux上配置兩個Bridge，分別為br0，br1，在br0上配置IP地址1.1.1.1/24，在br1上配置IP地址2.2.2.2/24，我們就可以看到br0標示的一個LAN上的流量可以通過br0的IP地址被路由到br1，反之，br1標示的LAN流量也可以通過br1的IP地址路由到br0，這是什么?這就是三層交換機，一個將路由器接口變成交換機接口的路由器，這部三層交換機上擁有兩組LAN接口，雖然可以略見VLAN的概念，但是沒有任何標準說這個三層交換機上的兩組LAN就是兩個VLAN。
可見，三層交換機可以和VLAN沒有關系。
5.以太網(wǎng)三層交換機
從上述第4節(jié)可以看出，三層交換機可以和VLAN沒有關系，然而實際情況下，三層交換機一般都支持VLAN，為何設備廠商要如此做呢?這涉及到一個工業(yè)設計的問題(沒有畢業(yè)的本科年代學習工業(yè)設計，大專年代學習了網(wǎng)絡~~)，工業(yè)上的設計主要關注產品的使用而不是理論上的合理性，因此將VLAN引入第4節(jié)的“兩組LAN”是最合適不過的了。
另外，三層交換機本質上還是偏重于“交換機”而不是“三層”，交換機的特征就是交換，所謂的交換是一個快速轉發(fā)的概念，基本都是使用硬件芯片完成的，大量的存儲芯片以空間換時間完成快速交換，這得益于以太網(wǎng)幀頭的簡單易操作性以及LAN交換機設計時關注了基于源MAC的自動學習和基于目標MAC的轉發(fā)，之所以能如此還是因為以太網(wǎng)是一個BMA，即廣播網(wǎng)絡，到底數(shù)據(jù)應該由誰接收不是交換機決定的，而是各個端點主機決定的，這樣的話交換機就可以模糊的進行轉發(fā)，做到盡可能的精確-通過源MAC/端口學習，大不了就廣播。這就是以太網(wǎng)交換的特征，三層交換機可以利用以太網(wǎng)交換的大量存儲芯片用來存儲IP層的路由結果，利用以太網(wǎng)快速交換的思想用來進行三層轉發(fā)，數(shù)據(jù)包的第一次通過還是要走三層，這相當于一次學習的過程，類似以太網(wǎng)的MAC/端口學習，以后的結果就可以存儲于ASCI了，這樣就完成了快速轉發(fā)。
6.三層交換機和路由器的區(qū)別
這個問題的答案鋪天蓋地，然而內容也是千篇一律，很少有人研究其背后的原因。既然以太網(wǎng)三層交換機可以做到一次路由多次轉發(fā)，那么為何不再WAN上使用呢?如果僅僅是因為WAN不一定是以太網(wǎng)的話，那大可為了性能在WAN上引入以太網(wǎng)技術，這并不是主要原因，實際上，如果再深入一點看一下WAN上的路由器和接入層路由器的路由表就會恍然大悟了，WAN路由器上的表項數(shù)量十分龐大，且在BGP的影響下雖不頻繁但是還是會有刷新，如果使用硬件來轉發(fā)的話，光是對存儲空間的需求就是一個挑戰(zhàn)，三層交換機的快速轉發(fā)實際上用到了cache的概念，有cache就會有沖突，特別在WAN環(huán)境下，IP地址的變動，可達性信息的變動會導致大量的cache沖突，因此三層交換機帶來的收益會被馬上抵消，另外WAN環(huán)境實際上用不到很多交換機口子，因此三層交換機內部背板芯片布線對于WAN環(huán)境是不合理的。其實用不著為WAN的性能擔心，WAN路由器早就使用了類似Cisco CEF的快速轉發(fā)技術了。
三層交換機的使用場合是單個小型機構內部，因為這種地方的特定IP地址幾乎不會變動，路由相對穩(wěn)定，IP地址總量也不多，且路由基本都能匯聚，正好符合cache最優(yōu)化使用的原則，三層交換機用武之地正在于此。
7.VLAN間的通信
這個問題的方案也是鋪天蓋地，答案同樣千篇一律。VLAN間的通信方式被總結出來有兩種：1.使用單臂路由方式;2.使用三層交換方式。這好像是從CCNP/CCIE或者華為的HCSE的考試指南中流出來的，如果背下來當然是有用的，當初我考HCSE的時候還背了呢。學習到了一定程度就應該拋棄答案，回歸本質。兩個VLAN間的通信其實就是兩個LAN間的通信，兩個LAN間的通信需要一個網(wǎng)關來路由，那么VLAN間通信也就需要一個網(wǎng)關來路由了，這個網(wǎng)關的選擇就多樣了，可以選擇VLAN接口，可以選擇路由器等等，最終具體屬于一個VLAN的主機在訪問另一個VLAN的主機時如何能尋址到這個三層接口，那也有很多選擇，VLAN的access鏈路上幀保持原樣，流量若要跨越交換機的級聯(lián)線，那么需要通過Trunk鏈路，最終總能找到這個下一跳三層接口。
VLAN間的通信就這么簡單，不要被支持VLAN，支持Trunk的三層交換機這個All for one的雜燴概念迷住了雙眼。
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