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子网划分与VLAN技术详解子网划分子网划分定义：Internet组织机构定义了五种IP地址，有A、B、C三类地址。A类网络有126个，每个A类网络可能有16777214台主机，它们处于同一广播域。而在同一广播域中有这么多结点是不可能的，网络会因为广播通信而饱和，结果造成16777214个地址大部分没有分配出去。可以把基于类的IP网络进一步分成更小的网络，每个子网由路由器界定并分配一个新的子网网络地址,子网地址是借用基于类的网络地址的主机部分创建的。划分子网后，通过使用掩码，把子网隐藏起来，使得从外部看网络没有变化，这就是子网掩码。子网掩码RFC 950定义了子网掩码的使用，子网掩码是一个32位的2进制数，其对应网络地址的所有位置都为1，对应于主机地址的所有位都置为0。由此可知，A类网络的默认子网掩码是255.0.0.0，B类网络的默认子网掩码是255.255.0.0，C类网络的默认子网掩码是255.255.255.0。将子网掩码和IP地址按位进行逻辑“与”运算，得到IP地址的网络地址，剩下的部分就是主机地址，从而区分出任意IP地址中的网络地址和主机地址。子网掩码常用点分十进制表示，我们还可以用网络前缀法表示子网掩码，即“/”。如138.96.0.0/16表示B类网络138.96.0.0的子网掩码为255.255.0.0。 路由器判断IP子网掩码告知路由器，地址的哪一部分是网络地址，哪一部分是主机地址，使路由器正确判断任意IP地址是否是本网段的，从而正确地进行路由。例如，有两台主机，主机一的IP地址为222.21.160.6，子网掩码为255.255.255.192，主机二的IP地址为222.21.160.73，子网掩码为255.255.255.192。现在主机一要给主机二发送数据，先要判断两个主机是否在同一网段。 主机一 222.21.160.6即： 11011110.00010101.10100000.00000110 255.255.255.192即： 11111111.11111111.11111111.11000000 按位逻辑与运算结果为： 11011110.00010101.10100000.00000000 主机二 222.21.160.73 即： 11011110.00010101.10100000.01001001 255.255.255.192即： 11111111.11111111.11111111.11000000 按位逻辑与运算结果为： 11011110.00010101.10100000.01000000 两个结果不同，也就是说，两台主机不在同一网络，数据需先发送给默认网关，然后再发送给主机二所在网络。那么，假如主机二的子网掩码误设为255.255.255.128，会发生什么情况呢？ 让我们将主机二的IP地址与错误的子网掩码相“与”： 222.21.160.73 即：11011110.00010101.10100000.01001001 255.255.255.128即：11111111.11111111.11111111.10000000 结果为 11011110.00010101.10100000.00000000 这个结果与主机一的网络地址相同，主机一与主机二将被认为处于同一网络中，数据不再发送给默认网关，而是直接在本网内传送。由于两台主机实际并不在同一网络中，数据包将在本子网内循环，直到超时并抛弃。数据不能正确到达目的机，导致网络传输错误。 反过来，如果两台主机的子网掩码原来都是255.255.255.128，误将主机二的设为255.255.255.192，主机一向主机二发送数据时，由于IP地址与错误的子网掩码相与，误认两台主机处于不同网络，则会将本来属于同一子网内的机器之间的通信当作是跨网传输，数据包都交给缺省网关处理，这样势必增加缺省网关的负担，造成网络效率下降。所以，子网掩码不能任意设置，子网掩码的设置关系到子网的划分。 设置子网划分是通过借用IP地址的若干位主机位来充当子网地址从而将原网络划分为若干子网而实现的。划分子网时，随着子网地址借用主机位数的增多，子网的数目随之增加，而每个子网中的可用主机数逐渐减少。以C类网络为例，原有8位主机位，2的8次方即256个主机地址，默认子网掩码255.255.255.0。借用1位主机位，产生2个子网，每个子网有126个主机地址；借用2位主机位，产生4个子网，每个子网有62个主机地址每个网中，第一个IP地址（即主机部分全部为0的IP）和最后一个IP（即主机部分全部为1的IP）不能分配给主机使用，所以每个子网的可用IP地址数为总IP地址数量减2；根据子网ID借用的主机位数，我们可以计算出划分的子网数、掩码、每个子网主机数，列表如下： 划分子网数 子网位数 子网掩码（二进制） 子网掩码（十进制） 每个子网主机数 12 1 11111111.11111111.11111111.10000000 255.255.255.128 126 34 2 11111111.11111111.11111111.11000000 255.255.255.192 62 58 3 11111111.11111111.11111111.11100000 255.255.255.224 30 916 4 11111111.11111111.11111111.11110000 255.255.255.240 14 1732 5 11111111.11111111.11111111.11111000 255.255.255.248 6 3364 6 11111111.11111111.11111111.11111100 255.255.255.252 2 如上表所示的C类网络中，若子网占用7位主机位时，主机位只剩一位，无论设为0还是1，都意味着主机位是全0或全1。由于主机位全0表示本网络，全1留作广播地址，这时子网实际没有可用主机地址，所以主机位至少应保留2位。 计算步骤1、 确定要划分的子网数目以及每个子网的主机数目 2、 求出子网数目对应二进制数的位数N及主机数目对应二进制数的位数M。 3、对该IP地址的原子网掩码，将其主机地址部分的前N位置取1或后M位置取0 即得出该IP地址划分子网后的子网掩码。 例如，对B类网络135.41.0.0/16需要划分为20个能容纳200台主机的网络（即：子网）。因为162032，即：2的4次方202的5次方，所以，子网位只须占用5位主机位就可划分成32个子网，可以满足划分成20个子网的要求。B类网络的默认子网掩码是255.255.0.0，转换为二进制为11111111.11111111.00000000.00000000。现在子网又占用了5位主机位，根据子网掩码的定义，划分子网后的子网掩码应该为11111111.11111111.11111000.00000000，转换为十进制应该为255.255.248.0。现在我们再来看一看每个子网的主机数。子网中可用主机位还有11位，2的11次方=2048，去掉主机位全0和全1的情况，还有2046个主机ID可以分配，而子网能容纳200台主机就能满足需求，按照上述方式划分子网，每个子网能容纳的主机数目远大于需求的主机数目，造成了IP地址资源的浪费。为了更有效地利用资源，我们也可以根据子网所需主机数来划分子网。还以上例来说，128200256，即2720028，也就是说，在B类网络的16位主机位中,保留8位主机位，其它的168=8位当成子网位，可以将B类网络138. 96.0.0划分成256(28)个能容纳25611=254台（去掉全0全1情况）主机的子网。此时的子网掩码为11111111.11111111.11111111.00000000，转换为十进制为255.255.255.0。 在上例中，我们分别根据子网数和主机数划分了子网，得到了两种不同的结果，都能满足要求，实际上，子网占用58位主机位时所得到的子网都能满足上述要求，那么，在实际工作中，应按照什么原则来决定占用几位主机位呢？ 划分时注意事项在划分子网时，不仅要考虑目前需要，还应了解将来需要多少子网和主机。对子网掩码使用比需要更多的主机位，可以得到更多的子网，节约了IP地址资源，若将来需要更多子网时，不用再重新分配IP地址，但每个子网的主机数量有限；反之，子网掩码使用较少的主机位，每个子网的主机数量允许有更大的增长，但可用子网数量有限。一般来说，一个网络中的节点数太多，网络会因为广播通信而饱和，所以，网络中的主机数量的增长是有限的，也就是说，在条件允许的情况下，会将更多的主机位用于子网位。 综上所述,子网掩码的设置关系到子网的划分。子网掩码设置的不同，所得到的子网不同，每个子网能容纳的主机数目不同。若设置错误，可能导致数据传输错误。 优点1.减少网络流量 2.提高网络性能 3.简化管理 4.易于扩大地理范围 如何划分子网首先要熟记2的幂:2的0次方到9次方的值分别为:1,2,4,8,16,32,64,128,256和512.还有要明白的是:子网划分是借助于取走主机位,把这个取走的部分作为子网位.因此这个意味划分越多的子网,每个子网容纳的主机将越少. Subnet Masks 子网掩码用于辨别IP地址中哪部分为网络地址,哪部分为主机地址,有1和0组成,长32位,全为1的位代表网络号.不是所有的网络都需要子网,因此就引入1个概念:默认子网掩码(default subnet mask).A类IP地址的默认子网掩码为255.0.0.0;B类的为255.255.0.0;C类的为255.255.255.0 Classless Inter-Domain Routing(CIDR) CIDR叫做无分类域间路由,ISP常用这样的方法给客户分配地址,ISP提供给客户1个块(block size),类似这样:192.168.10.32/28,这排数字告诉你你的子网掩码是多少,/28代表多少位为1,最大/32.但是你必须知道的1点是:不管是A类还是B类还是其他类地址,最大可用的只能为30/,即保留2位给主机位 CIDR值: 1.掩码255.0.0.0:/8(A类地址默认掩码) 2.掩码255.128.0.0:/9 3.掩码255.192.0.0:/10 4.掩码255.224.0.0:/11 5.掩码255.240.0.0:/12 6.掩码255.248.0.0:/13 7.掩码255.252.0.0:/14 8.掩码255.254.0.0:/15 9.掩码255.255.0.0:/16(B类地址默认掩码) 10.掩码255.255.128.0:/17 11.掩码255.255.192.0:/18 12.掩码255.255.224.0:/19 13.掩码255.255.240.0:/20 14.掩码255.255.248.0:/21 15.掩码255.255.252.0:/22 16.掩码255.255.254.0:/23 17.掩码255.255.255.0:/24(C类地址默认掩码) 18.掩码255.255.255.128:/25 19.掩码255.255.255.192:/26 20.掩码255.255.255.224:/27 21.掩码255.255.255.240:/28 22.掩码255.255.255.248:/29 23.掩码255.255.255.252:/30 Subnetting Class A,B&C Address 划分捷径1.你所选择的子网掩码将会产生多少个子网2的x次方-2(x代表网络位,即2进制为1的部分，现在的网络中，已经不需要-2，已经可以全部使用，不过需要加上相应的配置命令，例如CISCO路由器需要加上ip subnet zero命令就可以全部使用了。) 2.每个子网能有多少主机2的y次方-2(y代表主机位,即2进制为0的部分) 3.有效子网是有效子网号=256-10进制的子网掩码(结果叫做block size或base number) 4.每个子网的广播地址是广播地址=下个子网号-1 5.每个子网的有效主机分别是忽略子网内全为0和全为1的地址剩下的就是有效主机地址.最后有效1个主机地址=下个子网号-2(即广播地址-1) 根据上述捷径划分子网的具体实例C类地址例子:网络地址192.168.10.0;子网掩码255.255.255.192(/26) 1.子网数=2*2=4(ip subnet zero命令启用) 2.主机数=2的6次方-2=62 3.有效子网?:block size=256-192=64;所以第一个子网为192.168.10.0,第二个为192.168.10.64，第三个为192.168.10.128,第四个为192.168.10.192。 4.广播地址:下个子网-1.所以第一和第二个子网的广播地址分别是192.168.10.63和192.168.10.127 5.有效主机范围是:第一个子网的主机地址是192.168.10.1到192.168.10.62;第二个是192.168.10.65到192.168.10.126 B类地址例子1:网络地址:172.16.0.0;子网掩码255.255.192.0(/18) 1.子网数=2*2=4(ip subnet zero命令启用) 2.主机数=2的14次方-2=16382 3.有效子网:block size=256-192=64;所以第一个子网为172.16.0.0,第二个子网为172.16.64.0，第三个子网为172.16.128.0，最后1个为172.16.192.0 4.广播地址:下个子网-1.所以前2个子网的广播地址分别是172.16.63.255和172.16.127.255。 5.有效主机范围是:第一个子网的主机地址是172.16.0.1到172.16.63.254;第二个是172.16.64.1到172.16.127.254 B类地址例子2:网络地址:172.16.0.0;子网掩码255.255.255.224(/27) 1.子网数=2的11次方=2048(因为B类地址默认掩码是255.255.0.0,所以网络位为8+3=11)(ip subnet zero命令启用) 2.主机数=2的5次方-2=30 3.有效子网?:block size=256-224=32;所以第一个子网为172.16.0.0, 最后1个为172.16.255.224 4.广播地址:下个子网-1.所以第一个子网和最后1个子网的广播地址分别是172.16.0.31和172.16.255.255 5.有效主机范围是:第一个子网的主机地址是172.16.0.1到172.16.0.30;最后1个是172.16.255.225到172.16.255.254Variable Length Subnet Masks(VLSM) 三类主要的网络地址我们知道，从LAN到WAN，不同种类网络规模相差很大，必须区别对待。因此按网络规模大小，将网络地址分为主要的三类，如下： A类： 0 1 2 3 8 16 24 3 1 0网络号主机号 B类： 1 0网络号主机号 C类： 1 1 0网络号主机号 A类地址用于少量的网络（最多127个）主机数大于216的大型网，每个A类网络可容纳最多224台主机； B类地址用于主机数介于28216之间数量不多不少的中型网，B类网络最多214个； C类地址用于每个网络只能容纳28台主机的大量小型网，C类网络最多221个。 除了以上A、B、C三个主类地址外，还有另外两类地址，如下： D类： 1 1 1 0多目地址 E类： 1 1 1 1 0留待后用 其中多目地址（multicast address）是比广播地址稍弱的多点传送地址，用于支持多目传输技术。E类地址用于将来的扩展之用。 可变长子网掩码的作用可变长子网掩码(VLSM)的作用:节约IP地址空间;减少路由表大小.使用VLSM时,所采用的路由协议必须能够支持它,这些路由协议包括RIPv2,OSPF,EIGRP和BGP. 关于更多的VLSM知识,可以去进行搜索 子网划分可用的工具学习子网划分主要便于理解和掌握网络原理，在实际工作中手动划分和计算还是比较繁琐，可以有一些诸如子网划分器之类的自动化辅助工具可以便于计算和列出划分结果提高工作效率。VLAN技术详解1. VLAN的概念1.1什么是VLANVLAN（Virtual Local Area Network）又称虚拟局域网，是指在交换局域网的基础上，采用网络管理软件构建的可跨越不同网段、不同网络的端到端的逻辑网络。一个VLAN组成一个逻辑子网，即一个逻辑广播域，它可以覆盖多个网络设备，允许处于不同地理位置的网络用户加入到一个逻辑子网中。VLAN是一种比较新的技术，工作在OSI参考模型的第2层和第3层，VLAN之间的通信是通过第3层的路由器来完成的。 在此让我们先复习一下广播域的概念。广播域，指的是广播帧（目标MAC地址全部为1）所能传递到的范围，亦即能够直接通信的范围。严格地说，并不仅仅是广播帧，多播帧（Multicast Frame）和目标不明的单播帧（Unknown Unicast Frame）也能在同一个广播域中畅行无阻。 本来，二层交换机只能构建单一的广播域，不过使用VLAN功能后，它能够将网络分割成多个广播域。 B A那么，为什么需要分割广播域呢？那是因为，如果仅有一个广播域，有可能会影响到网络整体的传输性能。具体原因，请参看附图加深理解。 图中，是一个由5台二层交换机（交换机15）连接了大量客户机构成的网络。假设这时，计算机A需要与计算机B通信。在基于以太网的通信中，必须在数据帧中指定目标MAC地址才能正常通信，因此计算机A必须先广播“ARP请求（ARP Request）信息”，来尝试获取计算机B的MAC地址。 交换机1收到广播帧（ARP请求）后，会将它转发给除接收端口外的其他所有端口，也就是Flooding了。接着，交换机2收到广播帧后也会Flooding。交换机3、4、5也还会Flooding。最终ARP请求会被转发到同一网络中的所有客户机上。 请大家注意一下，这个ARP请求原本是为了获得计算机B的MAC地址而发出的。也就是说：只要计算机B能收到就万事大吉了。可是事实上，数据帧却传遍整个网络，导致所有的计算机都收到了它。如此一来，一方面广播信息消耗了网络整体的带宽，另一方面，收到广播信息的计算机还要消耗一部分CPU时间来对它进行处理。造成了网络带宽和CPU运算能力的大量无谓消耗。 广播信息是那么经常发出的吗？ 读到这里，您也许会问：广播信息真是那么频繁出现的吗？ 答案是：是的！实际上广播帧会非常频繁地出现。利用TCP/IP协议栈通信时，除了前面出现的ARP外，还有可能需要发出DHCP、RIP等很多其他类型的广播信息。 ARP广播，是在需要与其他主机通信时发出的。当客户机请求DHCP服务器分配IP地址时 ，就必须发出DHCP的广播。而使用RIP作为路由协议时，每隔30秒路由器都会对邻近的其他路由器广播一次路由信息。RIP以外的其他路由协议使用多播传输路由信息，这也会被交换机转发（Flooding）。除了TCP/IP以外，NetBEUI、IPX和Apple Talk等协议也经常需要用到广播。例如在Windows下双击打开“网络计算机”时就会发出广播（多播）信息。（Windows XP除外） 总之，广播就在我们身边。下面是一些常见的广播通信： ARP请求：建立IP地址和MAC地址的映射关系。 RIP：选路信息协议(Routing Infromation Protocol)。 DHCP：用于自动设定IP地址的协议。 NetBEUI：Windows下使用的网络协议。 IPX：Novell Netware使用的网络协议。 Apple Talk：苹果公司的Macintosh计算机使用的网络协议。 1.2 VLAN的实现机制在理解了“为什么需要VLAN”之后，接下来让我们来了解一下交换机是如何使用VLAN分割广播域的。 首先，在一台未设置任何VLAN的二层交换机上，任何广播帧都会被转发给除接收端口外的所有其他端口（Flooding）。例如，计算机A发送广播信息后，会被转发给端口2、3、4。 这时，如果在交换机上生成红、蓝两个VLAN；同时设置端口1、2属于红色VLAN、端口3、4属于蓝色VLAN。再从A发出广播帧的话，交换机就只会把它转发给同属于一个VLAN的其他端口也就是同属于红色VLAN的端口2，不会再转发给属于蓝色VLAN的端口。 同样，C发送广播信息时，只会被转发给其他属于蓝色VLAN的端口，不会被转发给属于红色VLAN的端口。 就这样，VLAN通过限制广播帧转发的范围分割了广播域。上图中为了便于说明，以红、蓝两色识别不同的VLAN，在实际使用中则是用“VLAN ID”来区分的。 如果要更为直观地描述VLAN的话，我们可以把它理解为将一台交换机在逻辑上分割成了数台交换机。在一台交换机上生成红、蓝两个VLAN，也可以看作是将一台交换机换做一红一蓝两台虚拟的交换机。 在红、蓝两个VLAN之外生成新的VLAN时，可以想象成又添加了新的交换机。 但是，VLAN生成的逻辑上的交换机是互不相通的。因此，在交换机上设置VLAN后，如果未做其他处理，VLAN间是无法通信的。 明明接在同一台交换机上，但却偏偏无法通信这个事实也许让人难以接受。但它既是VLAN方便易用的特征，又是使VLAN令人难以理解的原因。 需要VLAN间通信时怎么办呢？ 那么，当我们需要在不同的VLAN间通信时又该如何是好呢？ 请大家再次回忆一下：VLAN是广播域。而通常两个广播域之间由路由器连接，广播域之间来往的数据包都是由路由器中继的。因此，VLAN间的通信也需要路由器提供中继服务，这被称作“VLAN间路由”。 VLAN间路由，可以使用普通的路由器，也可以使用三层交换机。其中的具体内容，等有机会再细说吧。在这里希望大家先记住不同VLAN间互相通信时需要用到路由功能。1.3 VLAN的划分方法 VLAN的划分可以是事先固定的、也可以是根据所连的计算机而动态改变设定。前者被称为“静态VLAN”、后者自然就是“动态VLAN”了。 1.3.1 静态VLAN 静态VLAN又被称为基于端口的VLAN（Port Based VLAN）。顾名思义，就是明确指定各端口属于哪个VLAN的设定方法。 由于需要一个个端口地指定，因此当网络中的计算机数目超过一定数字（比如数百台）后，设定操作就会变得烦杂无比。并且，客户机每次变更所连端口，都必须同时更改该端口所属VLAN的设定这显然不适合那些需要频繁改变拓补结构的网络。我们现在所实现的VLAN配置都是基于端口的配置，因为我们只是支持二层交换，端口数目有限一般为4和8个端口，并且只是对于一台交换机的配置，手动配置换算较为方便。1.3.2 动态VLAN 另一方面，动态VLAN则是根据每个端口所连的计算机，随时改变端口所属的VLAN。这就可以避免上述的更改设定之类的操作。动态VLAN可以大致分为3类： 基于MAC地址的VLAN（MAC Based VLAN） 基于子网的VLAN（Subnet Based VLAN） 基于用户的VLAN（User Based VLAN） 其间的差异，主要在于根据OSI参照模型哪一层的信息决定端口所属的VLAN。 基于MAC地址的VLAN，就是通过查询并记录端口所连计算机上网卡的MAC地址来决定端口的所属。假定有一个MAC地址“A”被交换机设定为属于VLAN“10”，那么不论MAC地址为“A”的这台计算机连在交换机哪个端口，该端口都会被划分到VLAN10中去。计算机连在端口1时，端口1属于VLAN10；而计算机连在端口2时，则是端口2属于VLAN10。 由于是基于MAC地址决定所属VLAN的，因此可以理解为这是一种在OSI的第二层设定访问链接的办法。 但是，基于MAC地址的VLAN，在设定时必须调查所连接的所有计算机的MAC地址并加以登录。而且如果计算机交换了网卡，还是需要更改设定。 基于子网的VLAN，则是通过所连计算机的IP地址，来决定端口所属VLAN的。不像基于MAC地址的VLAN，即使计算机因为交换了网卡或是其他原因导致MAC地址改变，只要它的IP地址不变，就仍可以加入原先设定的VLAN。 因此，与基于MAC地址的VLAN相比，能够更为简便地改变网络结构。IP地址是OSI参照模型中第三层的信息，所以我们可以理解为基于子网的VLAN是一种在OSI的第三层设定访问链接的方法。一般路由器与三层交换机都使用基于子网的方法划分VLAN。 基于用户的VLAN，则是根据交换机各端口所连的计算机上当前登录的用户，来决定该端口属于哪个VLAN。这里的用户识别信息，一般是计算机操作系统登录的用户，比如可以是Windows域中使用的用户名。这些用户名信息，属于OSI第四层以上的信息。 总的来说，决定端口所属VLAN时利用的信息在OSI中的层面越高，就越适于构建灵活多变的网络。 访问链接的总结 综上所述，VLAN的划分有静态VLAN和动态VLAN两种，其中动态VLAN又可以继续细分成几个小类。 其中基于子网的VLAN和基于用户的VLAN有可能是网络设备厂商使用独有的协议实现的，不同厂商的设备之间互联有可能出现兼容性问题；因此在选择交换机时，一定要注意事先确认。 下表总结了静态VLAN和动态VLAN的相关信息。 种类 解说 静态VLAN（基于端口的VLAN）将交换机的各端口固定指派给VLAN 动态VLAN 基于MAC地址的VLAN根据各端口所连计算机的MAC地址设定 基于子网的VLAN 根据各端口所连计算机的IP地址设定基于用户的VLAN 根据端口所连计算机上登录用户设定 就目前来说，对于VLAN的划分主要采取上述基于端口的VLAN和基于子网的VLAN两种，而基于MAC地址和基于用户的VLAN一般作为辅助性配置使用。 2. VLAN帧结构 在交换机的汇聚链接上，可以通过对数据帧附加VLAN信息，构建跨越多台交换机的VLAN。 附加VLAN信息的方法，最具有代表性的有： IEEE802.1Q ISL 现在就让我们看看这两种协议分别如何对数据帧附加VLAN信息。 2.1 IEEE802.1Q IEEE802.1Q，俗称“Dot One Q”，是经过IEEE认证的对数据帧附加VLAN识别信息的协议。 在此，请大家先回忆一下以太网数据帧的标准格式。 IEEE802.1Q所附加的VLAN识别信息，位于数据帧中“发送源MAC地址”与“类别域（Type Field）”之间。具体内容为2字节的TPID和2字节的TCI，共计4字节。 在数据帧中添加了4字节的内容，那么CRC值自然也会有所变化。这时数据帧上的CRC是插入TPID、TCI后，对包括它们在内的整个数据帧重新计算后所得的值。基于IEEE802.1Q附加的VLAN信息，就像在传递物品时附加的标签。因此，它也被称作“标签型VLAN（Tagging VLAN）”。 1. TPID (Tag Protocol Identifier，也就是EtherType)是IEEE定义的新的类型，表明这是一个加了802.1Q标签的帧。TPID包含了一个固定的值0x8100。2. TCI (Tag Control Information) 包括用户优先级(User Priority)、规范格式指示器(Canonical Format Indicator)和 VLAN ID。 User Priority：该字段为3-bit，用于定义用户优先级，总共有8个(2的3次方)优先级别。IEEE 802.1P 为3比特的用户优先级位定义了操作。最高优先级为7，应用于关键性网络流量，如路由选择信息协议（RIP）和开放最短路径优先（OSPF）协议的路由表更新。优先级6和5主要用于延迟敏感（delay-sensitive）应用程序，如交互式视频和语音。优先级4到1主要用于受控负载（controlled-load）应用程序，如流式多媒体（streaming multimedia）和关键性业务流量（business-critical traffic） 例如，SAP 数据 以及“loss eligible”流量。优先级0是缺省值，并在没有设置其它优先级值的情况下自动启用。CFI：CFI值为0说明是规范格式，1为非规范格式。它被用在令牌环/源路由FDDI介质访问方法中来指示封装帧中所带地址的比特次序信息。VID：该字段为12-bit， VLAN ID 是对 VLAN 的识别字段，在标准 802.1Q 中常被使用。支持4096(2的12次方) VLAN 的识别。在4096可能的VID 中，VID0 用于识别帧优先级。 4095(FFF)作为预留值，所以 VLAN 配置的最大可能值为4094。 所以有效的VLAN ID范围一般为1-4094。2.2 ISL（Inter Switch Link） ISL，是Cisco产品支持的一种与IEEE802.1Q类似的、用于在汇聚链路上附加VLAN信息的协议。 使用ISL后，每个数据帧头部都会被附加26字节的“ISL包头（ISL Header）”，并且在帧尾带上通过对包括ISL包头在内的整个数据帧进行计算后得到的4字节CRC值。换而言之，就是总共增加了30字节的信息。 在使用ISL的环境下，当数据帧离开汇聚链路时，只要简单地去除ISL包头和新CRC就可以了。由于原先的数据帧及其CRC都被完整保留，因此无需重新计算 DA 40位组播目的地址。包括一个广播地址0X01000C0000或者是0X03000C0000。 Type 各种封装帧（Ethernet (0000)、Token Ring (0001)、FDDI (0010) 和 ATM (0011)）的4位描述符。 User Type 字段使用的4位描述符扩展或定义 Ethernet 优先级。该二进制值从最低优先级开始0到最高优先级3。 SA 传输 Catalyst 交换机中使用的48位源 MAC 地址。 LEN 16位帧长描述符减去 DA、type、user、SA、LEN 和 CRC 字段。 AAAA03 标准 SNAP 802.2 LLC 头。 HAS SA 的前3字节（厂商的 ID 或组织唯一 ID）。 VLAN 15位 VLAN ID。低10位用于1024 VLAN。 BPDU 1位描述符，识别帧是否是生成树网桥协议数据单元（BPDU）。如果封装帧为思科发现协议（CDP）帧，也需设置该字段。 INDEX 16位描述符，识别传输端口 ID。用于诊断差错。 RES 16位预留字段，应用于其它信息，如令牌环和分布式光纤数据接口帧（FDDI），帧校验（FC）字段。 ISL帧最大为1548bytes,iSL包头26+1518+4=1548 ISL有如用ISL包头和新CRC将原数据帧整个包裹起来，因此也被称为“封装型VLAN（Encapsulated VLAN）”。 需要注意的是，不论是IEEE802.1Q的“Tagging VLAN”，还是ISL的“Encapsulated VLAN”，都不是很严密的称谓。不同的书籍与参考资料中，上述词语有可能被混合使用，因此需要大家在学习时格外注意。 并且由于ISL是Cisco独有的协议，因此只能用于Cisco网络设备之间的互联。 IEEE 802.Q和ISL的异同：相同点：都是显式标记，即帧被显式标记了VLAN的信息。不同点：IEEE 802.1Q是公有的标记方式，ISL是Cisco私有的，ISL采用外部标记的方法，802.1Q采用内部标记的方法，ISL标记的长度为30字节，802.1Q标记的长度为4字节。VLAN的TRUNK协议（VTP）1、 VTP概述VLAN中继协议（VTP，VLANTRUNKING PROTOCOL）是CISCO专用协议，大多数交换机都支持该协议。VTP负责在VTP域内同步VLAN信息，这样就不必在每个交换上配置相同的VLAN信息。VTP还提供一种映射方案，以便通信流能跨越混合介质的骨干。VTP最重要的作用是，将进行变动时可能会出现在的配置不一致性降至最低。VTP也有一些缺点，这些缺点通常都与生成树协议有关。1、VTP协议的作用VLAN中继协议（VTP）利用第2层中继帧，在一组交换机之间进行VLAN通信。VTP从一个中心控制点开始，维护整个企业网上VLAN的添加、添加和重命名工作，确何配置的一致性。2、VTP的优点保持配置的一致性提供跨不同介质类型如ATM 、FDDI和以太网配置虚拟局域网的方法提供跟踪和监视虚拟局域网的方法提供检测加到另一个交换机上的虚拟局域的方法提供从一个交换机在整个管理域中增加虚拟局域网的方法2、 VTP的工作原理1、VTP概述和工作原理VTP是一种消息协议，使用第2层帧，在全网的基础上管理VLAN的添加、删除和重命名，以实现VLAN配置的一致性。可以用VTP管理网络中VLAN1到1005。有了VTP，就可以在一台机换上集中过时行配置变更，所作的变更会被自动传播到网络中所有其他的交换机上。（前提是在同一个VTP域）为了实现此功能，必须先建立一个VTP管理域，以使它能管理网络上当前的VLAN。在同一管理域中的交换机共享它们的VLAN信息，并且，一个交换机只能参加到一个VTP管理域，不同域中的交换机不能共享VTP信息。交换机间交换下列信息：管理域域名配置的修订号已知虚拟局域网的配置信息交换机使用配置修正号，来决定当前交换机的内部数据是否应该接受从其他交换机发来的VTP更新信息。如果接收到的VTP更新配置修订号与内部数据库的修订号相同域者比它小，交换机忽略更新。否则，就更新内部数据库，接受更新信息。VTP管理域在安全模式下，必须配置一个在VTP域中所有交换机惟一的口令。VTP的运行有如下特点：VTP通过发送到特定MAC地址01000CCCCCCC的组播VTP消息进行工作。VTP通告只通过中继端口传递。VTP消息通过VLAN1传送。（这就是不能将VLAN1从中继链路中去除的原因）在经过了DTP自动协商，启动了中继之后，VTP信息就可以沿着中继链路传送VTP域内的每台交换机都定期在每个中继端口上发送通告到保留的VTP组播地址VTP通告可以封装在ISL或者IEEE802.1Q帧内。2、 VTP域VTP域，也称为VLAN管理域，由一个以上共享VTP域名的相互接连的交换机组成。要使用VTP，就必须为每台交换机指定VTP域名VTP信息只能在VTP域内保持。一台交换机可属于并且只属于一个VTP域。缺省情况下，CATALYST交换机处于VTP服务器模式，并且不属于任何管理域，直到交换机通过中继链路接收了关于一个域的通告，或者在交换机上配置了一个VLAN管理域，交换机才能在VTP服务器上把创建或者更改VLAN的消息通告给本管理域内的其他交换机如果在VTP服务器上进行了VLAN配置变更，所做的修改会传播到VTP域内的所有交换机上。如果交换机配置为透明模式，可以创建或者修改VLAN，但所做的修改只影响单个的交换机。控制VTP功能的一项关键参数是VTP配置修改编号。这个32位的数字表明了VTP配置的特定修改版本。配置修改编号的取值从0开始，每修改一次，就增加1直到达到4294967295，然后循环归0，并重新开始增加。每个VTP设备会记录自己的VTP配置修改编号；VTP数据包会包含发送者的VTP配置修改编号。这一信息用于确定接收到的信息是否比当前的信息更新。要将交换机的配置修改号置为0，只需要禁中继，改变VTP的名称，并再次启用中继。VTP域的要求：域内的每台交换机必须使用相同的VTP域名，不论是通过配置实现，还是由交换机自动学动CATALYST交换机必须是相邻的，这意味着，VTP域内的所有交换机形成了一颗相互连接的树每台交换机都通过这棵树与其他交换机相互。在所有的交换机之间，必须启用中继。3、VTP的运行模式VTP模式有3种，分别是：服务器模式（SERVER缺省）VTP服务器控制着它们所在域中VALN的生成和修改。所有的VTP信息都被通告在本域中的其他交换机，而且，所有这些VTP信息都是被其他交换机同步接收的。客户机模式（CLIENT）VTP客户机不允许管理员创建、修改或删除VLAN。它们监听本域中其他交换机的VTP通告，并相应修改它们的VTP配置情况。透明模式（TRANSPARENT）VTP透明模式中的交换机不参与VTP。当交换机处于透明模式时，它不通告其VLAN配置信息。而且，它的VLAN数据库更新与收到的通告也不保持同步。但它可以创建和删除本地的VLAN。不过，这些VLAN的变更不会传播到其他任何交换机上。各种运行模式的状态功能 服务器模式 客户端模式 透明模式提供VTP消息 监听VTP消息 修改VLAN (本地有效）记住VLAN （在不同的版本有不同的结果） （本地有效）4、VTP的通告1.VTP通告概述使用VTP时，加入VTP域的每台交换机在其中继端口上通告如下信息管理域配置版本号它所知道的VLAN每个已知VLAN的某些参数这些通告数据帧被发送到一个多点广播地址（组播地址），以使所有相邻设备都能收到这些帧。新的VLAN必须在管理域内的一台牌服务器模式的交换机上创建和配置。该信息可被同一管理域中所有其他设备学到VTP帧是作为一种特殊的帧发送到中继链路上的。有2种类型的通告：来自客户机的请求，由客户机在启动时发出，用以获取信息。来自服务器的响应有3种类型的消息：来自客户机的通告请求汇总通告子集通告VTP通告中可包含如下信息：管理域名称配置版本号MD5摘要当配置了口令后，MD5是与VTP一起发送的口令。如果口令不匹配，更新将被忽略。更新者身份发送VTP汇总通告的交换机的身份。VTP通告处理以配置修订号为0为起点每当随后的字段变更一项时，这个修订号就加1，直到VTP通告被发送出去为止。VTP修订号存储在NVRAM中，交换机的电源开关不会改变这个设定值。要将修订号初始化为0，可以用下列方法：将交换机的VTP模式更改为透明模式，然后再改为服务器模式。将交换机VTP的域名更改一次，再更改回原来的域名。使用clear config all命令，清除交换机的配置和VTP信息，再次启动。2. 3种VTP消息类型（1）汇总通告用于通知邻接的CATALYST交换机目前的VTP域名和配置修改编号。缺省情况下，CATALYST交换机每5分钟发送一次汇总通告。当交换机收到了汇总通告数据包时，它会对比VTP域名：如果域名不同，就忽略此数据包如果域名相同，则进一步对比配置修改编号如果交换机自身的配置修改编号更高或与之相等，就忽略此数据包。如果更小，就发送通告请求。（2）子集通告如果在VTP服务器上增加、删除或者修改了VLAN，配置修改编号就会增加，交换机会首先发送汇总通告，然后发送一个或多个子集通告。挂起或激活某个VLAN，改变VLAN的名称或者MTU，都会触发子集通告。子集通告中包括VLAN列表和相应的VLAN信息。如果有多个VLAN，为了通告所有的信息，可能需要发送多个子集通告。（3）通告请求交换机在下列情况下会发出VTP通告请求：交换机重新启动后VTP域名变更后交换机接到了配置修改编号比自己高的VTP汇总通告5、VTP域内安全为了使管理域更安全，域中每个交换机都需要配置域名和口令，并且域名和口令必须相同。例（将TEST管理域设置为安全管理域）：进入配置模式：switch#configure terminal配置VTP域名：switch(config)#vtp domain test配置VTP运行模式：switch(config)#vtp mode server配置VTP口令：switch(config)#vtp password mypassword返回到特权模式：switch(config)#end查看VTP配置：switch(config)#