利用VLAN protocol技術(shù)建立Linux和Cisco設(shè)備之間的完善互動(dòng)[轉(zhuǎn)貼]

linuxjiaq

        對(duì)於一個(gè)剛進(jìn) IT
的領(lǐng)域的初學(xué)者 (rookies) ，其所學(xué)習(xí)的領(lǐng)域可以概括網(wǎng)路、系統(tǒng)、以及程式設(shè)計(jì)，每一個(gè)領(lǐng)域都需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間去熟悉，並且在 IT
業(yè)界中的面試分類通常也是根據(jù)這三類來應(yīng)徵人員，因此，在業(yè)界十幾年的我們，往往看到非常熟悉網(wǎng)路的工程師不熟系統(tǒng)及程式設(shè)計(jì)，非常熟悉系統(tǒng)的工程師不熟網(wǎng)路及程式設(shè)計(jì)，非常熟悉程式設(shè)計(jì)的工程師不熟網(wǎng)路及系統(tǒng)；原因是當(dāng)一頭栽進(jìn)去一個(gè)領(lǐng)域的時(shí)候，如果要轉(zhuǎn)換到另一個(gè)領(lǐng)域時(shí)，幾乎就是重新開始，有多少人有辦法承受原本的高薪變?yōu)榈托�，原本受人尊重的�?jīng)驗(yàn)變成一文不值，因此，轉(zhuǎn)換跑道的機(jī)率就漸漸降低了。
總而言之，如果在 IT 業(yè)界要往上爬的話，對(duì)網(wǎng)路、系統(tǒng)、程式設(shè)計(jì)此三項(xiàng)領(lǐng)域深入了解，是不可或缺的條件。 有鑒於在臺(tái)灣對(duì)於網(wǎng)路以及 LINUX
深度結(jié)合的文章並不多，因此 Ben 哥以及奇科電腦教育的學(xué)員們特別就 VLAN 在 LINUX
設(shè)備上的運(yùn)用，以上課內(nèi)容為基礎(chǔ)並輔以圖文表現(xiàn)的方式，務(wù)求各位讀者能夠完全了解其設(shè)定方式，以及與 CISCO
設(shè)備的連結(jié)方式與技巧。

本技術(shù)文件實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)備清單如下 ( 見下附圖 ) ：


  LINUX 機(jī)器乙臺(tái) ( 需要有乙太網(wǎng)路卡 100Mb/s 以上 ) 。


CISCO 2950 系列第二層交換器。


  乙太網(wǎng)路線乙條。

何謂 VLAN( 虛擬區(qū)域網(wǎng)路 )

         VLAN 就是能夠在乙太網(wǎng)路交換器、第三層交換器 (Layer 3 Switch)
、路由器、或是其他支援 VLAN 的設(shè)備中，區(qū)隔區(qū)域網(wǎng)路的一種方式。如果我們以 IEEE 的定義來解釋 VLAN
或許過於生硬及不易了解，所以，我們使用較為生活化的方式來解釋 VLAN 的意義；我想早期讀者們要做網(wǎng)路連結(jié)，都用過集線器 (HUB)
，集線器的功能就是傳遞或是加強(qiáng)電氣訊號(hào)，也就是以 OSI 七層定義中的第一層 ( 物理層 )
為基礎(chǔ)所用的設(shè)備，現(xiàn)在已經(jīng)鮮少出現(xiàn)在市面上了，取而代之的是所謂的集線交換器 (SWITCH HUB) ，也就是最基本的交換器，那為什麼要稱為 SWITCH
HUB 呢？原因無它，跟科技一點(diǎn)關(guān)係也沒有，純粹是在行銷上的一種名詞定義，在此不多作贅述，在我上課的時(shí)候常常遇到學(xué)生問道，那麼 SWITCH 跟 HUB
有什麼差異呢？ 剛剛我們已經(jīng)對(duì) HUB 做了一個(gè)最簡單的定義了， SWITCH 的定義就是它可以了解 OSI 七層中第二層 ( 資料鏈結(jié)層 )
的資料，簡單來說，也就是它能夠?qū)W習(xí)及記憶連接機(jī)器的 MAC(Media Access Control) 位址，根據(jù) MAC 位址來過濾封包的目的
(Forwarding/Filtering)
，進(jìn)而提升連接機(jī)器們之間的傳輸效率。
         那麼各位讀者如果有使用過以上所提的產(chǎn)品，有沒有發(fā)現(xiàn)到每個(gè)連接的機(jī)器必須要在同一個(gè)區(qū)域網(wǎng)路
(network) 下，才能進(jìn)行資料交換，因此，當(dāng)我們想要在一臺(tái) HUB 或是 SWITCH HUB
能夠擁有兩個(gè)或是兩個(gè)以上完全獨(dú)立的區(qū)域網(wǎng)路時(shí)，是沒有辦法達(dá)成的，一般的解決方案是使用兩個(gè)或是兩個(gè)以上的 HUB 或是 SWITCH HUB 來解決；因此，支援
VLAN 的交換器便提供了以一臺(tái)設(shè)備區(qū)隔多個(gè)區(qū)域網(wǎng)路的功能了。
         舉例來說， CISCO 的小型交換器： 2950 、 3550
、 3650 、 3750 等系列的交換器，一臺(tái)最多可以超過 50 個(gè)連接埠，而每個(gè)連接埠都可以被設(shè)定為不同的區(qū)域網(wǎng)路，在這個(gè)例子裡就表示有 50 個(gè)以上的
VLAN 存在於此交換器裡，並且可以藉由 VLAN 的標(biāo)準(zhǔn)與不同廠牌的交換器，透過 trunk 達(dá)成資料交換。

認(rèn)識(shí) 802.1Q

         IEEE Standards
for Local and Metropolitan Area Networks: Virtual Bridged Local Area Networks
文件編號(hào)為 802.1Q-1998 ，於西元 1998 年 12 月 8 日
定稿，明確地定義了 ” 虛擬橋接區(qū)域網(wǎng)路 ”(Virtual Bridged LANs) 的架構(gòu)，及其所提供的服務(wù)，也詳細(xì)說明了服務(wù)所需要的其它協(xié)定
(protocols) 和演算法 (algorithms) 。 因此，在 IT 業(yè)界裡，常常使用專有名詞 802.1Q 以及 VLAN 協(xié)定，來代表 VLAN
的功能。因此，當(dāng)有人談到 802.1Q 就等於在說 VLAN ，談到 VLAN 就等於在說 802.1Q ，基本上 802.1Q 最大的用處是在乙太網(wǎng)路框架
(Frame) 的表頭上加上一個(gè)標(biāo)記 (Tag) ，用來分辨來自不同 VLAN 的封包。

準(zhǔn)備 LINUX 的設(shè)備

          VLAN
在 IT 業(yè)界的應(yīng)用極廣，幾乎所有中高級(jí)網(wǎng)路或是電腦設(shè)備都具有此項(xiàng)功能，除了使用硬體 ASIC ( A pplication-
S pecific I ntegrated C
ircuit) 支援 VLAN 功能的設(shè)備以外， VLAN 亦可以透過軟體的方式安裝於作業(yè)系統(tǒng)，進(jìn)而提供不同的作業(yè)系統(tǒng)擁有 VLAN
的功能，例如在微軟視窗系統(tǒng)上， Intel 網(wǎng)路卡的驅(qū)動(dòng)程式即支援 VLA N ，在 LINUX 的系統(tǒng)中，只要所使用的 Linux 系統(tǒng)核心支援 VLAN
的話，則是哪一種網(wǎng)路卡都可以使用，現(xiàn)在讓我們來看看 VLAN 的功能位於核心選項(xiàng)的哪個(gè)位置，以下是使用 LINUX 核心 2.4.31 版的 make
xconfig 的選項(xiàng)畫面。






/proc/net/vlan 的存在與否。
VLAN 的設(shè)定選項(xiàng)是位在〝
Networking options 〞這個(gè)控制項(xiàng)目中，點(diǎn)擊進(jìn)去後用捲軸往下拉，就可以看到 802.1Q VLAN 選項(xiàng)畫面，請各位讀者在待會(huì)實(shí)驗(yàn)前先點(diǎn)擊一下〝
Help 〞稍微了解一下 VLAN 的相關(guān)訊息來源，以及設(shè)定 VLAN 時(shí)來所需要的命令設(shè)定。
在這裡，我們設(shè)定 VLAN
功能成為模組，因此，額外提醒一下各位，如果 VLAN 模組還沒載入核心，我們可能無法由命令 dmesg 的輸出訊息，或是 /var/log/messages
的檔案內(nèi)容得知該核心是否有支援 VLAN 的功能；而當(dāng)核心模組編譯完成後， 802.1Q 模組的檔案名稱為〝 8021q.o
〞。
說到這裡，各位已經(jīng)了解要使用 VLAN ，首先必須確定我們所運(yùn)用的核心是否支援 VLAN 的功能，可以經(jīng)由兩種方式查證，一、使用 dmesg
命令，二、查看 /proc/net/vlan 的目錄是否存在。
•  命令
dmesg 搭配 grep 所得出的輸出訊息。 在核心沒有提供 VLAN 功能的時(shí)候， 〝
dmesg | grep –i 802 〞是不會(huì)出現(xiàn)任何有關(guān) 802.1Q 的輸出。 在核心有支援 VLAN 功能的時(shí)候，應(yīng)該會(huì)出現(xiàn)類似以下畫面的輸出訊息。

在核心沒有提供 VLAN 功能的情狀下，目錄 /proc/net/vlan
是不會(huì)存在的，如左圖所示。




  


  /proc/net/vlan 的存在與否。
在核心沒有提供 VLAN
功能的情狀下，目錄 /proc/net/vlan 是不會(huì)存在的，如下圖所示。




在核心有支援 VLAN 功能的狀況下，應(yīng)該出現(xiàn)以下的輸出訊息。





截至目前為止，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了如何判斷核心是否支援 VLAN
的功能，接下來我們看看如何把 802.1Q 的模組給載入核心：使用模組命令 modprobe 來載入〝 802.1q.o 〞模組，並且用命令 lsmod
確認(rèn)模組已經(jīng)被載入核心，如下圖所示。





確定我們現(xiàn)在所使用的 Linux 核心已經(jīng)有支援 VLAN
功能的話，接下來就是設(shè)定的時(shí)候了，一般我們安裝 LINUX 的過程中，都會(huì)安裝 VLAN 相關(guān)的命令〝 vconfig 〞，如果沒有的話，可以安裝相關(guān)的 rpm
套件 ( 套件名稱通常以 vconfig 開頭，例如： vconfig-1.6-2.i386.rpm)。
另外，我們可以從 http://www.candelatech.com/~greear/vlan.html
下載原始碼使用，目前最新的版本為 1.9 版�，F(xiàn)在我們來看看 vconfig
的設(shè)定選項(xiàng)以及其使用方法為何， 讀者們只需先執(zhí)行 vconfig 即可，如下圖。


         VLAN 是以數(shù)字作為編號(hào)的，也就是所謂的 VLAN ID
，使用的方法也非常的簡單，只需一行命令就可以建立一個(gè) VLAN 。 VLAN 介面的形式為  ‧  
，這裡請?zhí)貏e注意網(wǎng)路卡介面與 VLAN ID 之間是一個(gè)句點(diǎn)，有別於 IP Alias 的冒號(hào) ( ： ) ，假設(shè)我們要在 eth0 的介面卡上設(shè)立 VLAN
介面的話，有以下兩點(diǎn)須特別注意：

介面卡 eth0 必須是 up 的狀態(tài)，也就是說當(dāng)我們執(zhí)行 ifconfig 時(shí)可以看到 eth0 ，如果沒有的話，亦可以使用命令行
”/sbin/ifconfig eth0 up” 達(dá)成目的。 •


特別重要的是，介面卡 eth0 不能? IP 位址， 只有 VLAN 介面卡可以被設(shè)定 IP
位址，等一下，我們會(huì)詳細(xì)的介紹如何對(duì) VLAN 介面設(shè)定 IP 位址。



請看以下圖示，說明了如何在 LINUX 的介面卡上設(shè)定 VLAN ，首先我們啟動(dòng) eth0 界面卡，然後觀察 eth0 是否有 IP
位址，請?zhí)貏e注意，介面卡 eth0 並沒有 IP 位址，接下來就使用命令 vconfig 建立一個(gè) VLAN ，其 VLAN ID 為 6 ，看看
/proc/net/vlan 目錄下有何變化，我們可以看到多出了一個(gè)檔案名為 eth0.6 ，並且可使用命令 ifconfig 來確定 VLAN 介面是否存在。





一個(gè)實(shí)體介面卡上可以建立相當(dāng)多的 VLAN 介面，我們現(xiàn)在來試試看如何配合 command script 來建立其它的 VLAN
。





接下來的步驟就是對(duì)每一個(gè) VLAN 的介面設(shè)定 IP 位址，同樣的，也是使用 command script 來加速設(shè)定的過程。





增加了 VLAN 介面之後，接下來我們就談?wù)勅绾我瞥?VLAN 介面，以下的圖示顯示了移除 VLAN 6 所需的命令，也就是使用命令
vconfig 的 rem 選項(xiàng)，再以 VLAN 介面為其引數(shù)即可。
以上就是在Linux設(shè)備中設(shè)定VLAN時(shí)所需的操作步驟。




CISCO Catalyst 2950/3550/3650/3750 交換器的設(shè)定
剛剛在 LINUX 的設(shè)備上建立了九個(gè) VLAN ，其 ID 分別為 10 、 20 、
30 、 40 、 50 、 60 、 70 、 80 、 90 ，所以在網(wǎng)路設(shè)備上，我們也必須建立相同的 VLAN ID 才可以跟 LINUX
的設(shè)備作界接，此次我們實(shí)驗(yàn)所使用的設(shè)備為 CISCO 2950T-24 的第二層交換器，以下為其所使用的版本別。



在這裡順道跟各位讀者說明一下， CISCO 絕大部分的交換器及路由器所使用的作業(yè)系統(tǒng)稱為 IOS(Internetwork Operating System) ，為 CISCO
設(shè)備的核心價(jià)值所在， CISCO 所生產(chǎn)的設(shè)備之所以能在市場佔(zhàn)有率高達(dá) 85% 以上， IOS
功不可沒，這也告訴了各位讀者，程式設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)教的重要性。接下來我們來看看如何在 IOS 中建立 VLAN ，首先我們必須進(jìn)入 enable 的模式，在
enable 的模式下才會(huì)有設(shè)定的基本權(quán)限，看看目前這個(gè)交換器有哪些既有的 VLAN ，然後進(jìn)入 vlan database 建立我們想要的 VLAN
，請看以下圖示。





我們可以看到在上面的 IOS 命令的輸出訊息中，並沒有看到我們在 LINUX 設(shè)備上發(fā)現(xiàn)我們所建立的 VLAN ID ，所以，我們必須先進(jìn)
IOS 的 vlan database 來建立這些 VLAN ，然後離開 vlan database ，如下圖所示。





我們要讓 CISCO 交換器與 LINUX 設(shè)備作界接，必須先選定一個(gè)連接埠，在這個(gè)交換器上， FastEthernet 0/22
並未被使用，我們可以利用這個(gè)連接埠來跟 LINUX 設(shè)備上的介面卡作界接；先來看看 FastEthernet 0/22
的狀態(tài)如何，各位應(yīng)該沒想到一個(gè)簡單的連接埠竟然有如此多的屬性及資訊可供參考，這也正反映了一般規(guī)格和高規(guī)格的網(wǎng)路設(shè)備之間，為什麼會(huì)有如此之大的價(jià)差的原因之一；如下圖所示。





現(xiàn)在讓我們進(jìn)入設(shè)定模式，可以於 enable 模式下使用 IOS 的〝 configure terminal
〞命令來進(jìn)入設(shè)定模式，接下來可以經(jīng)由〝 interface FastEthernet 0/22 〞命令進(jìn)入 FastEthernet 0/22
的介面設(shè)定模式，這裡我們又可以看到單一連接埠可以設(shè)定的命令何其之多，一整頁都列不完；如下圖所示。





接下來我們就要設(shè)定此連接埠為 802.1Q 的模式，如下圖所示。





以上就是在 CISCO 2950 交換器中所需要的設(shè)定以及設(shè)定方法。
如果將剛剛的設(shè)定以流程圖表示，內(nèi)容如下：




結(jié)論
         經(jīng)過上面分別對(duì) LINUX 與
CISCO 設(shè)備的設(shè)定過程，我們成功的讓 CISCO 2950 交換器的 FathEthernet 0/22 連接埠，可以正式的跟 LINUX 的介面卡
(eth0) 連接，並且以 802.1Q 的通訊協(xié)定進(jìn)行資料傳輸了。由以上的練習(xí)，我們不難看出 CISCO 有 UNIX 的陰影存在， Ben
哥接觸過的知名設(shè)備不下百種，所有高階設(shè)備的作業(yè)系統(tǒng)皆以 UNIX 架構(gòu)為基礎(chǔ)，為的就是穩(wěn)定及效能， UNIX
就好像是科學(xué)界中的物理一樣，為一切科學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)，網(wǎng)路設(shè)備的衍生，就如同電機(jī)學(xué)科是從物理的理論基礎(chǔ)出發(fā)，再按其應(yīng)用方向 ( 電路和機(jī)械 )
深度發(fā)展成為一門單獨(dú)的學(xué)科一樣；再者，按現(xiàn)在的社會(huì)發(fā)展趨勢方向，未來的幾年十分需要具有跨領(lǐng)域多項(xiàng)思維能力的人才來處理更深層且更多元化的問題。因此， Ben
哥強(qiáng)烈建議系統(tǒng)已經(jīng)熟悉的人，你們已經(jīng)比大多數(shù)的人成功了一半，但絕不要因此而停滯不前，趕緊配合原有的優(yōu)勢拓展你未來的發(fā)展空間，向網(wǎng)路邁進(jìn)吧 !!
Ben 哥非常高興有 LINUX GUIDE 這本雜誌的出現(xiàn)，提供了一個(gè)舞臺(tái)讓很多有技術(shù)的人可以發(fā)揮，藉由 LINUX GUIDE 把一些
LINUX 技術(shù)及發(fā)展，秉持著 Linux 固有「自由軟體共有，知識(shí)智慧共享」的發(fā)展宗旨，即時(shí)的與 LINUX 的愛好者和廠商無私分享，相信會(huì)為臺(tái)灣的
LINUX 發(fā)展注入一股活力氣息，相信長久持續(xù)下去之後，必然會(huì)匯集廣大的 Linux 群眾，成為 Linux 未來在臺(tái)灣深耕發(fā)展一股不可抗拒的助力。
最後， Ben 哥也要感謝奇科電腦教育中協(xié)助這篇文章成稿的 CCNA 和 Linux
的學(xué)員及老師，感謝他們在文章撰寫的過程中，將兩邊的學(xué)生集結(jié)合作，將這篇文章內(nèi)所有的設(shè)定步驟援用成課堂內(nèi)操作練習(xí)的主題，並將測試後修正的結(jié)果提供給 Ben
哥作撰寫的重要參考資料 !!
如果您有任何技術(shù)上的問題，歡迎您隨時(shí)跟奇科電腦教育連絡(luò)，聯(lián)絡(luò)方式為： E-mail ：
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本文來自ChinaUnix博客，如果查看原文請點(diǎn)：http://blog.chinaunix.net/u1/34948/showart_343373.html

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