Тегированный порт: що це таке?

Тегированный порт виходить після операції маркування VLAN, також відомої, як Frame Tagging. Це метод, розроблений Cisco, доступних для пакетів, що проходять по магістральному каналу. Коли кадр Ethernet перетинає цю лінію зв’язку, приймаюча сторона не має ніякої інформації про використання віртуальних мереж.

Історія стандарту

У колишні часи, коли не існувало комутаторів і VLAN, мережа підключалася через концентратори і розміщувалася на всіх мережевих хостах в одному сегменті Ethernet. Це було одне з основних обмежень надійності, тому що всі хости перебували в одному будинку колізій, і якщо два хоста спрацьовували одночасно, дані «стикалися» і переправлялися повторно. Комутатори були введені в систему для вирішення цієї проблеми.

Існує два види комутаторів для тегованих і нетегированных портів:

Базові, так звані «некерованими» з простий функціональністю. У них немає настроюється підтримки VLAN. Це означає, що всі хости на ньому є частиною одного й того ж широкомовного домену.

Керовані, що дозволяють розділяти трафік за допомогою VLAN. Вони сьогодні широко розповсюджені, хоча і некеровані комутатори все ще численні.

Досягнення цілей надійності системи передачі пов’язано з підключенням всіх груп хостів до власного комутатора. Іноді це робиться для управління трафіком. На жаль, це ще занадто дорогий процес, тому часто користувачі воліють мережу VLAN. Концепція VLAN – це віртуальний комутатор. Основна функція – поділ трафіку. Хости в одній не можуть зв’язуватися з хостами в інший без додаткових послуг. Прикладом сервісу є маршрутизатор для передачі пакетів по віртуальної лінії.

Принцип маркування кадрів

Однією з причин розміщення хостів і впроваджує підтримку портів в окремих мережах VLAN є обмеження кількості широкомовних повідомлень в мережі. IPv4, наприклад, спирається на трансляції. Поділ цих хостів буде обмежено.

Нижче наведено звичайний кадр Ethernet, наявність обов’язкових даних:

MAC-адреса джерел та їх призначень;
поле, тип/довжина;
корисне навантаження;
FCS для цілісності.

До кадру додано четырехбайтовый тегированный порт VLAN, що включає ідентифікатор віртуальної лінії. Він знаходиться відразу після вихідного MAC і має довжину 12 біт, що забезпечує теоретичний максимум – можливість створення 4096 віртуальних ліній. На практиці існує декілька зарезервованих VLAN в залежності від постачальника.

802.1 Q – діючий стандарт IEEE VLAN (Virtual LAN), встановлює маркування і тегів трафіку з метою передачі даних по конкретній віртуальної мережі інтернет. Рівень OSI 802.1 Q для роботи за технологією тегитированных портів – канальний, фрейм встановлює тег (vlanid), за яким визначають приналежність тегитированного трафіку. Навпаки нетегированный, що не має маркера і VLAN ID, встановленого в l2-кадр розмірі 12 бітного поля. Межі показань від 0 до 4096.

Де:

0 і 4096 – резерв даних для застосування системою;
1 – дефолтний.

Основи тегування VLAN

Теговані порти з підтримкою VLAN звичайно класифікують одним із двох способів: з тегами або без тегів. Вони також можуть згадуватися як «транк» або «доступ». Призначення позначеного або «транкового» порту складається з трафіку з кількома віртуальними лініями, тоді як немаркований має доступ до трафіку тільки для одного. Магістральні порти пов’язують комутатори і кінцевих користувачів, і потребують більшої кількості процедур для тегируемых портів. Обидва кінця посилання повинні мати загальні параметри:

Інкапсуляція.

Дозволені VLAN.

Рідний VLAN.

Незважаючи на те, що канал може бути успішно налаштований, потрібно, щоб обидві сторони каналу були налаштовані однаково. Невідповідність власної або дозволеної віртуальної лінії може мати непередбачені наслідки. Неспівпадаючі на протилежних сторонах магістралі можуть ненавмисно створити «перескок VLAN». Часто це метод навмисної атаки, він являє собою відкриту загрозу безпеки.

Метод Cisco

Магістральні канали передають кадри (пакети) VLAN, дозволяють з’єднувати кілька комутаторів разом і незалежно налаштовувати кожен порт для віртуальної лінії. Маркування VLAN є методом, розробленим Cisco, щоб допомогти ідентифікувати пакети, що проходять по магістральному каналу.

Наприклад, при використанні двох комутаторів Catalyst серії 3500 і одного маршрутизатора Cisco 3745, підключених через магістральні лінії. Сполучні лінії надають можливість вибору з віртуальних ліній. Робочі станції приєднуються безпосередньо до каналу доступу. Порти налаштовані тільки для одного членства.

Називаючи порт Link Access (Лінія доступу) або Trunk Link (Магістральна зв’язок), йому надаються певні параметри, наприклад, канал доступу або Trunk-канал у випадку, коли він становить 100 Мбіт і більше. Таким чином, висхідна лінія зв’язку комутатора – це завжди магістральна зв’язок, а будь-який звичайний, до якого підключають робочу станцію – це порт доступу.

Відмінності між лінією доступу і магістральною лінією наведено нижче:

Лінія доступу – це посилання, яка є частиною однієї VLAN і зазвичай вони доступні кінцевим споживачам.

Всяке пристрій, підключений до каналу, не знає про участь в VLAN.

Доступні з’єднання розуміють суворі стандартні кадри Ethernet, роутери видаляють будь-яку інформацію VLAN з кадру перед тим, як вона буде відправлена на пристрій лінії доступу.

Магістральний канал обробляє множинний VLAN-трафік і зазвичай застосовується для підключення комутаторів до роутера.

Для VLAN-кадру комутатор Cisco пропонує різні методи маркування VLAN-кадру, при цьому магістральна зв’язок не призначена віртуальної лінією. Більшість трафіку VLAN транспортується між комутаторами з використанням однієї фізичної магістральної лінії.

Додавання тега в кадр Ethernet

Багато користувачів до кінця не розуміють, що це – тегированный порт. Насправді тег VLAN прибуває в кадр Ethernet MAC-адресою. Маркування кадрів – це технологія, яка використовується для існуючих пакетів. Тег Frame розміщується в кадрі, який є членом віртуальної лінії. Якщо він має магістральний порт, то кадр перенаправляється через магістральну лінію. Це дозволяє конкретного комутатора бачити, до якого VLAN належить тег. Передача кадрового комутатора видаляє ідентифікатор, тому інформація про членство закрита для кінцевих пристроїв.

Існують різні технології транкинга – це теговані порти VLAN в технології Cisco:

Inter-Switch Link (ISL)- маркування кадрів мережі Cisco. Система пропонує підтримку від інших постачальників старих моделей роутерів.

IEEE 802.1 Q – тегування кадрів промислового стандарту IEEE.

Емуляція LANE – використовується для зв’язку з існуючими VLAN.

802.10 (FDDI)- протокол для надсилання інформації VLAN через FDDI.

Протокол маркування ISL

ISL (міжмережевий комутатор) – це власний протокол Cisco, який використовується тільки для каналів Gigabit Ethernet як комутаторів і маршрутизаторів, і називається «зовнішньої маркуванням». Це означає, що протокол Ethernet не змінює кадр, в ньому є тег VLAN, і він включає в себе новий 26-байтовий заголовок, додаючи послідовність перевірок 4-байтового кадру (FCS) в кінці поля. Незважаючи на цю додаткове навантаження, ISL підтримує до 1000 VLAN і не створює затримок при передачі даних між магістральними лініями.

Cisco, коли він налаштований на використання ISL, застосовує в якості протоколу маркування транк. ISL і поля FCS можуть мати довжину 1548 байт при максимально можливому розмірі кадру 1518 байт, що робить ISL «гігантським» кадром. Крім того, він використовує сполучну мережа (PVST) у кожної віртуальної лінії. Цей метод дозволяє оптимізувати розміщення кореневого комутатора для доступною лінії.

Стандарт IEEE 802.1 Q

Він був створений групою IEEE для вирішення проблем поділу великих мереж на більш дрібні і керовані з використанням VLAN. Цей стандарт є альтернативою Cisco ISL для забезпечення сумісності і повної інтеграції з існуючою мережевою інфраструктурою. IEEE 802.1 Q є найбільш популярним і широко використовуваним в орієнтованих на Cisco мережевих установках, що дозволяє розраховувати на сумісність і можливість майбутніх оновлень. Крім проблем сумісності, є ще кілька причин, за якими інженери воліють цей метод тегів. Вони включають:

Підтримка до 4096 VLAN.

Вставка 4-байтового тега без інкапсуляції.

Менші кінцеві розміри кадру порівняно з ISL.

4-байтовий тег, вставлений в існуючий кадр Ethernet відразу після MAC-адреси джерела. З-за додатковою 4-байтовій мітки мінімальний розмір кадру Ethernet II збільшується з 64 байтів до 68 байтів, а максимальний його розмір тепер становить 1522 байта.

Максимальний розмір Ethernet значно менше (на 26 байт) при використанні параметрів тегів IEEE 802.1 Q, тому він буде набагато швидше, ніж ISL. Тим не менш Cisco рекомендує використовувати тегування ISL у власному середовищі. Це означає, якщо у користувача є 10 VLAN, то також буде 10 примірників STP, які беруть участь у комутаторах. У разі відмінних від Cisco, для всіх буде підтримуватися тільки 1 примірник STP. Вкрай важливо, щоб VLAN для магістралі IEEE 802.1 Q була однаковою для обох кінців магістрального каналу.

Емуляція локальної мережі LANE

Емуляція ЛВС була введена для прийняття рішень про необхідність створення VLAN-мереж по каналах WAN, дозволяючи адміністратору мережі визначати робочі групи на основі логічної функції, а не на основі розташування. Існують віртуальні локальні мережі між віддаленими офісами, незалежно від їх місця розташування. LANE не дуже поширений, проте користувачі не повинні ігнорувати його.

LANE створено Cisco в 1995 році у випуску IOS версії 11.0. При реалізації між двома з’єднаннями точка-точка мережі WAN стає повністю прозорою для кінцевих користувачів:

Кожна локальна мережа або власний сайт банкомату, наприклад, комутатор або маршрутизатор, показує, що підключений до мережі через спеціальний програмний інтерфейс, який називається «Клієнт емуляції локальної мережі».

Клієнт LANE працює з мережею емуляції локальної мережі (LES) для обробки всіх повідомлень та пакетів.

Специфікація LANE визначає сервер конфігурації мережі локальної мережі (LECS), служби, що працюють усередині комутатори ATM або сервера, підключеного до ATM, який знаходиться в мережі і дозволяє адміністратору контролювати, які локальні мережі об’єднуються для формування VLAN.

Алгоритм налаштування Windows Server 2012

Попередньо, якщо користувач хоче налаштувати одну VLAN для інтерфейсів, потрібно перейти в розділ «Мережеві підключення» -> «Властивості» -> «Додатково», вибрати поле VLAN I» і додати відповідне значення. Якщо потрібно настроїти кілька VLAN для одного і того ж інтерфейсу, необхідно вказати значення VLAN ID, задане значення 0, інакше лінія не буде працювати.

При використанні Windows Server 2012 користувачеві необхідно виконати налаштування декількох тегованих портів. Це можливо реалізувати на одному мережному інтерфейсі з підключенням локального сервера і з об’єднанням мережевих карт.

Порядок операцій:

Створюють нову команду з єдиним інтерфейсом (TEAMS-> TASKS-> New TEAM), вибирає потрібний інтерфейс, наприклад, 40GbE, і дають йому ім’я.

Вибирають вікна «Адаптер і інтерфейси», натискають «Задати»-> Додають інтерфейс.

Налаштовують конкретну VLAN і натискають ОК, для того щоб додати інший інтерфейс VLAN.

Призначають IP-адресу нового інтерфейсу, пошук «Мережеві підключення» і пошук потрібного інтерфейсу VLAN.

Потім налаштовують IP.

Таким чином, можна підвести підсумок, що теговані порти VLAN – це стандарт, який використовується для ідентифікації пакету через MAC-адресу. Операція абсолютно прозора для кінцевих пристроїв і забезпечує рівень необхідної безпеки в мережі.