交換基礎-第八章
交換基礎
第0層：基礎概念
知識點的梳理來自於《HCNP路由交換學習指南》第八章
- 什麼是LAN？什麼是VLAN
local area network，局的意思就是區域性，區域性的的規模肯定不大，就是規模比較小的網路唄，像是家庭網、企業網、網咖。
- 區域網和乙太網是什麼關係？
如上所說，區域網指的是規模不大的網路，而乙太網指是在局域網裡面比較出名的技術，出名到什麼程度呢？出名到很多人認為乙太網就是區域網。
- 交換機與乙太網的關係
如果我們細心的話，在交換機的包裝箱上面會寫著“乙太網”交換機，當然，還有非乙太網的交換機，那交換機就是承載乙太網技術的裝置。
- 乙太網體現在資料封裝的什麼地方
會體現在資料封裝的的鏈路層那個地方，在封裝二層幀頭的時候，封裝的是乙太網的幀頭，當然還有其它型別的幀頭。
- OSI、TCP/IP對等體、TCP/IP標準體的關係
OSI七層
TCP/IP對等體是五層，只是把前三層合併成應用層了
TCP/IP標準體是四層、除了把前三層合併成應用層之外，還把後兩層合併成網路介面層了
- MAC地址的的進位制組成、通過MAC地址判斷報文的型別是單、組、廣播。
MAC地址是由16進位制、48位組成、前24位是OUI（組織唯一識別符號），通過第八個位元可以區別出報文的型別，因為組播的前25已經固定了，01005e，它的第8位是1，組播的第8位是1，那單播的第8位是0，而全F或全1指的就是廣播。
- 乙太網資料幀的兩種封裝
乙太網地封裝並不是就一個型別，而是有兩種型別，說白了，也就是說，乙太網有兩種格式的封裝報文：IEEE 802.3和Ethernet V2這兩種格式。
- 談一ethernet資料幀的欄位
其實大概想一想就知道ethernetV2裡面都有哪些欄位，源目MAC、CRC差錯校驗、資料載荷、以及型別。
類似欄位用來標識上層的協議，這個IP層也有類似的欄位、包括差錯校驗、資料載荷、源目地址。0x0800表示上面是ipv4，0x86dd表示上層是ipv6.
- 同vlan下兩臺主機的通訊流程（最好把IGMP SNOPING的場景也考慮上）
- 分別說一說什麼情況下交換機會執行這三個動作：泛洪、轉發、丟棄
第1層：vlan和介面
- 為什麼要有VLAN
- 縮小廣播範圍，提高網路的有效利用率。
- 一個交換機想隔離不同的部門
- 劃分vlan的方式
最常見的就是根據介面來劃分vlan，除此之外還可以基於mac地址等；
- 說一個為什麼需要有trunk介面？802.1q
在跨交換機的vlan通訊時，交換機需要區別發過來的資料幀屬於哪個vlan，但是乙太網資料幀欄位裡面並沒有vlanid欄位，這時候就需要在幀頭裡面新增一個欄位，通過這個欄位來區分資料幀到達屬於哪一個vlan，這個vlanid實際上屬於一個tag，也就說vlanid實際上是這個tag裡面的一個欄位，這個tag裡面最重要的欄位就是這個vlanid欄位。
- 那什麼時候會新增上這一個tag呢？
有這個tag的幀稱之為一個有標記幀，那什麼時候是有標記的，什麼時候是無標記的呢？一般PC向外傳送和接收的資料幀都沒有tag，傳送的時候本身就沒有tag，而接收的時候一般tag都被交換機給拿掉了。但這也有例外，比如在虛擬化的環境當中，我們可以在伺服器的內部搞一個虛擬交換機，然後起一個trunk介面，交換機一側也用trunk進行對接，這時候伺服器向外傳送的資料幀就都有有tag的。
那資料幀在交換機內部的時候有沒有tag，其實也是有的，當無tag的資料幀進入交換機之後，立馬就會給資料幀打上tag，vlan1也不例外，也就是說交換機內部的資料幀全都是tag的。
- 那什麼時候去掉這個tag呢？
當交換機的資料幀要發往一個access介面的時候會把這個tag給去掉，還有沒有別的情況？慢有的，當trunk介面傳送的資料幀裡面攜帶的vlanid是這個trunk介面的本幀vlan時，也會將tag移除。
- 說一下access、trunk、hybrid的接收和傳送資料包時的處理機制
access：
收到無標記幀時，打tag，如果有標記幀時，檢查如果不是本幀vlan就丟棄，反之，接收。
傳送時移除所屬vlan的tag；
trunk（在前提下允許通過的場景下）：
傳送時：
傳送的tag裡面的vlanid屬於本幀vlan，移除後傳送；
傳送的tag裡面的vlanid不屬於本幀vlan，直接傳送
接收者：
無tag的，打上本幀vlanid的tag；
有tag的，正常接收；
- 為什麼hybrid叫混合介面？混合的是什麼？
hybrid，混合型別的介面，所謂的混合是指它即可以做類似access介面接入pc、又可以做trunk介面，將access介面和trunk介面混合在一起了。
- hybrid介面與trunk的區別？
trunk在傳送資料時，如果發現tag裡面的vlanid與自己的PVID是一樣的，會拆掉，也就是說只會拆掉vlanid與自己的PVID一樣的，而hybrid也做trunk介面的時候，就比較靈活了，我們規定想拆哪個就拆哪個。
- 應當從什麼樣的角度去理解hybrid。
在網上看了一些文章都有講到hybrid的，都只講些理論然後搭配實驗，但我認為這些半不是最重要的，重要的是是否能從一個更高的角度看待hybrid的，就比如當我們學了MPLS的時候，發現MPLS的標籤與二層的tag有點類似。
為什麼會有hybrid介面？只有trunk和access難道不夠用呢？我看了一些書籍裡面很少有對這兩個問題的描述，hybrid地實際的工作當中也是可有可無的，並不是非常用的配置，而trunk和access一般都是必備配置。就僅僅是說hybrid處理資料幀更加的靈活，靈活在什麼地方呢？靈活在可以隨意規定對資料幀是否要加tag，而access和trunk就沒有那麼靈活，拆tag都有嚴格的限制，嗯，但這不應該成為最終的理解，最終的理解肯定是hybrid就是為了某一種應用場景而產生的，在某個場景下，必須或最好使用hybrid的，檢視其中之一個必要的理由就是想部署基於ip的vlan就必須使用hybrid介面，但僅這一個並不能讓我滿意。
好，可以就從tag這個角度來切入，切入之後的方向呢？既然hybrid是混合，那咱們就通過tag的角度先看下hybrid如何代替或優化access介面，然後再看hybrid如何替代或優化trunk介面。假設一個三層交換機，1介面接入PCA，2介面接入PCB，1介面通過access配置，2介面通過hybrid介面配置，都接入vlan10，最簡單的辦法讓其能通訊。
int g0/0/1
port link-ty access
port default vlan 10
儘管上面的配置很簡單，但是含義還是不少的，access意味著這個介面下面接入很可能一個普通的終端，而劃入到vlan10的含義就沒有這麼簡單了，劃入到vlan10可以從三個方面理解：v收、發、是否允許通過。
port default vlan10 在收的時候的意味著什麼？
- 如果幀裡面沒有tag，就加上vlanid屬於10的tag。
- 如果幀裡面有tag
- vlanid是vlan10，通過
- vlanid不是vlan10，丟棄
port default vlan10 在發的時候的意味著什麼？
- 傳送的時候移除vlanid為10的tag；
port default vlan10 在是否允許通過意味著什麼？
意味當上兩層檢查完成之後，是否允許通過，這一點與trunk的permit vlan有點類似，只不過這些的比較死板，只允許本幀vlan通過；
OK，那分析完成了，那我們來看hybrid應該如何配置？hyborid並不能將介面接入到某個vlan之下，那也就沒有這三層含義，其實hybrid只不過把這三層含義，分開配置了。
port link-ty hybrid
# 先看收的
port hybrid pvid vlan 10
# 再看發的
port hybrid untag vlan 10 # 通過之意
如果僅敲untag會有什麼現象？
如果在2號介面上僅敲untag 10，pc2可以收到pc1的請求包，pc2的回覆資料一旦到達2介面，就會被拒絕，因為我們沒敲pvid vlan 10，沒有pvid 等於10的話，資料包是無法被識別的，回覆的資料包都無法到過通過2號介面進入到交換機。
如果在2號介面僅敲pvid vlan10會有什麼現象發現 ？
pc 1到 pc2的請求根本到不了pc2，因為PC1到PC2的資料包到了2號介面要移除tag，而因為沒有untag 10 所以pc1給pc2的資料包因為無法移除tag，所以無法從2號介面傳送出去。
總結：untag在傳送資料包時用來移除tag的，同時也擁有著permit vlan的含義。而pvid 10的含義就僅僅如同access介面一樣單純。
第2層：隱藏
- 談一談access的配置隱藏了什麼
int g1/0/0
port link-type access
等同於
int g1/0/0
port link-ty access
port defautl vlan 1 #這一條是預設的，dis this的時候不會顯示出來
-
談一談trunk的介面配置隱藏了什麼
trunk預設的PVID是1，也允許了vlan1的通過；
int g1/0/48
port link-ty trunk
等同於
int g1/0/48
port link-ty trunk
port trunk allow vlan 1
port PVID 1
- 談一談hybrid的介面配置隱藏了什麼
int g1/0/1 有點類似於trunk
port link-ty hybrid
等同於
int g1/0/1
port link-ty hybrid
port PVID 1 # 用於接收的時候打上pvid的tag
port untagged vlan 1 # 用於傳送的時候移除tag並且還有允許通過的含義。
-
只有哪一種模式下支援基於IP劃分vlan
hybrid
第3層：故障&vlan間
一個網路工程師在面對故障的時要有清晰的故障定位思路，同時需要熟練的使用各種定位手段，例如各種display、show、tcpdump、探測、抓包等等。
- 在vlan這一小節有一個常被忽略的故障？
在跨交換機vlan的專案當中，經常會有這種因為沒有vlan而導致無法通訊。
- 遇到這種故障，排查思路是什麼？
看一下MAC地址表看有沒有收到源主機的MAC，如果沒有收到，就說明資料包被拒絕了，如果交換機內部沒有建立該vlan，那收到該vlan的資料就會採取拒絕的動作。
- 想要實現vlan間通訊有哪兩種辦法？
單臂路由和vlanif
- 說一下單臂路由的通訊流程？（重要）
當回頭來看單臂路由真的非常簡單，就是將路由器的三層介面劃成兩半，在邏輯上劃分成兩個三層介面，然後這兩個三層介面還要有歸屬的vlan，並各自配置一個ip地址。
與單臂路由介面對接的交換機介面是使用什麼型別呢？當然是使用trunk型別最好，允許兩個vlan的流量通過。
- 既然單臂路由存在單點故障，有沒有什麼其它好的解決辦法？
做鏈路聚合，然後在鏈路聚合介面上做單臂路由。當然最好的解決辦法還是別用單臂路由的方法，而是用vlanif。
- 說一下vlanif的通訊流程？（重要）
這個vlanif通訊的流程的精髓是其實是各個模組之間的資料流轉，vlanIf就是將在原本只有交換模組的交換機內部增加了兩個模組，一個模組是arp模組、另一個模組是路由模組，只要把這三者之間的資料流通搞清楚了，那就簡單 了。
當資料從access介面進入之後，打上tag之後，就會將資料幀交給arp模組進行拆封裝，如果目標mac是本機mac的話就將給上層的路由模組或稱之為IP模組，如果目標MAC不屬於本交換機，那就忽略。接著講，當arp模組發現目標MAC是本交換機的MAC之後，就會交由上層的路由模組進行三層的處理以解開目標IP地進行路由，假設的路由的下一跳是另一個vlan介面，那此資料幀交給另一個vlanif介面處理，這個時候交換機的內部的tag也發生了一次變化，在沒交給另一個vlanif介面之前和交給另一個vlanif之後是不同的tag，在另一個vlanif介面進行二層封裝時，源和MAC也會發生變化。
第四層 中庸之道
- 為什麼要有mux vlan？它有什麼應用場景？ 說一說mux vlan的規則？
MUX VLAN 專門用來解決二層的痛點，二層是可以實現隔離，一旦通過VLAN實現了隔離之後，不同的VLAN是隔離的，如果想實現vlan之間的互訪，這時候不得不借助三層裝置，這樣的話會增加經濟成本，無論是購買一臺三層交換層還是購買路由器。
MUX vlan 是一類vlan的統稱，MUX vlan實際有兩個大類的vlan，這一點也很好理解，比如楊樹就不是一種樹，而是一類樹。
MUX VLAN
Principal vlan 主
Subordnate vlan 從
group vlan 互通型
separate vlan 隔離型
Principal vlan 也叫主vlan，加入這個vlan的主機許可權最大，跟MUX VLAN這一類裡面的所有VLAN都可以通通訊。
互通型和隔離型這類從vlan不能單獨存在，必須要依附於一個主人，這與LINUX當中的庫檔案又有些類似，本身並不能單獨執行；
隔離vlan只能跟主vlan通訊，同屬於隔離都不行，隔離就是隔離，如果能與同vlan下的其它介面通訊，就和vlan一樣了，沒啥意義。
加入互通型的vlan之後可以和主van通訊，同一個vlan下能夠通訊，這又越級了vlan 一點，互通型也無法與隔離型vlan通訊。
這個配置有點意思，先配置主，在主指定互通型的從和隔離型的從，其它的vlan就正常配置成access介面 並開啟mux即可。
- 為什麼要用vlan聚合？vlan聚合是怎麼配置的（大體說一下就行）？
不確定會導致浪費，確定害怕不夠，中庸辦法就是vlan聚合，多個子vlan用同一個網段，比較彈性，每個子vlan是一個廣播域，每個子vlan通過主vlan的vlanif介面通訊。