Linux 如何实现 VLAN – 每天5分钟玩转 OpenStack(12)-window安全运维_

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Linux 如何实现 VLAN – 每天5分钟玩转 OpenStack(12)

LAN 表示 Local Area Network,本地局域网,通常使用 Hub 和 Switch 来连接 LAN 中的计算机。
一般来说,两台计算机连入同一个 Hub 或者 Switch 时,它们就在同一个 LAN 中。

一个 LAN 表示一个广播域。 其含义是:LAN 中的所有成员都会收到任意一个成员发出的广播包。

VLAN 表示 Virtual LAN。一个带有 VLAN 功能的switch 能够将自己的端口划分出多个 LAN。
计算机发出的广播包可以被同一个 LAN 中其他计算机收到,但位于其他 LAN 的计算机则无法收到。 简单地说,VLAN 将一个交换机分成了多个交换机,限制了广播的范围,在二层将计算机隔离到不同的 VLAN 中。

比方说,有两组机器,Group A 和 B。
我们想配置成 Group A 中的机器可以相互访问,Group B 中的机器也可以相互访问,但是 A 和 B 中的机器无法互相访问。
一种方法是使用两个交换机,A 和 B 分别接到一个交换机。 另一种方法是使用一个带 VLAN 功能的交换机,将 A 和 B 的机器分别放到不同的 VLAN 中。

请注意,VLAN 的隔离是二层上的隔离,A 和 B 无法相互访问指的是二层广播包(比如 arp)无法跨越 VLAN 的边界。
但在三层上(比如IP)是可以通过路由器让 A 和 B 互通的。概念上一定要分清。

现在的交换机几乎都是支持 VLAN 的。 通常交换机的端口有两种配置模式: Access 和 Trunk。看下图

Linux 如何实现 VLAN – 每天5分钟玩转 OpenStack(12)

Access 口
这些端口被打上了 VLAN 的标签,表明该端口属于哪个 VLAN。 不同 VLAN 用 VLAN ID 来区分,VLAN ID 的 范围是 1-4096。 Access 口都是直接与计算机网卡相连的,这样从该网卡出来的数据包流入 Access 口后就被打上了所在 VLAN 的标签。 Access 口只能属于一个 VLAN。

Trunk 口
假设有两个交换机 A 和 B。 A 上有 VLAN1(红)、VLAN2(黄)、VLAN3(蓝);B 上也有 VLAN1、2、3 那如何让 AB 上相同 VLAN 之间能够通信呢?

办法是将 A 和 B 连起来,而且连接 A 和 B 的端口要允许 VLAN1、2、3 三个 VLAN 的数据都能够通过。
这样的端口就是Trunk口了。 VLAN1、2、3 的数据包在通过 Trunk 口到达对方交换机的过程中始终带着自己的 VLAN 标签。

了解了 VLAN 的概念之后,我们来看 KVM 虚拟化环境下是如何实现 VLAN 的。还是先看图,

Linux 如何实现 VLAN – 每天5分钟玩转 OpenStack(12)

eth0 是宿主机上的物理网卡,有一个命名为 eth0.10 的子设备与之相连。 eth0.10 就是 VLAN 设备了,其 VLAN ID 就是 VLAN 10。 eth0.10 挂在命名为 brvlan10 的 Linux Bridge 上,虚机 VM1 的虚拟网卡 vent0 也挂在 brvlan10 上。

这样的配置其效果就是: 宿主机用软件实现了一个交换机(当然是虚拟的),上面定义了一个 VLAN10。 eth0.10,brvlan10 和 vnet0 都分别接到 VLAN10 的 Access口上。而 eth0 就是一个 Trunk 口。
VM1 通过 vnet0 发出来的数据包会被打上 VLAN10 的标签。

eth0.10 的作用是:定义了 VLAN10 brvlan10 的作用是:Bridge 上的其他网络设备自动加入到 VLAN10 中

我们再增加一个 VLAN20,见下图

Linux 如何实现 VLAN – 每天5分钟玩转 OpenStack(12)

这样虚拟交换机就有两个 VLAN 了,VM1 和 VM2 分别属于 VLAN10 和 VLAN20。 对于新创建的虚机,只需要将其虚拟网卡放入相应的 Bridge,就能控制其所属的 VLAN。

VLAN 设备总是以母子关系出现,母子设备之间是一对多的关系。 一个母设备(eth0)可以有多个子设备(eth0.10,eth0.20 ……),而一个子设备只有一个母设备。

下一节我们通过实验来实践 VLAN。

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