利用vlan交换机(网管交换机)打trunk实现单线复用

装修的时候,一般来说留两根网线到客厅的电视位是最好的。一根给电视,一根给AP或者客厅用网设备。但事与愿违,开发商一般只会留一根网线过去。

一根网线的情况下,普通用法无法区分 IPTV 跟普通用网。此时需要用两个 vLan 交换机来进行打通连接。

介绍【单线复用】前,先笔记一下交换机的几个关键知识。

交换机的简单原理

交换机工作在第二层,会根据消息包的MAC地址(硬件地址)对应的端口来递交报文。
MAC地址跟端口的对应关系有一个学习的过程。
在学习到对应关系之前,对为止MAC地址的报文采用的是全广播形式。这也是交换机隔绝了冲突域而不隔绝广播域的由来。
一个交换机的广播域就是一个 Lan(局域网)。注意,在路由层面跟交换机层面的局域网,不是等同的概念。

“智能” 交换机

在原始的交换机的基础上出来一种 “智能” 交换机,它可以对端口进行 vLan(虚拟局域网) 的划分。这种智能交换机也叫网管交换机。可以看作它可以虚拟出很多个原始交换机在工作。

下面介绍网管交换机的关键概念。

vLan ID

虚拟出来的 vLan 的ID号。用来区分不同的 vLan。

PVID

Port VLan ID,端口分配的 vLan ID。这里的 vLan ID 含义跟上面是一样的,它在端口转发数据包时发挥作用。下面在介绍端口类型的时候提及。

端口类型

大体上来讲端口有两种,一种是 access 口,另一种是 trunk 口。access 口就是普通的机器口,trunk 口通常用来连接不同交换机。由于逻辑比较固定,有些厂商(比如华为)还会推出一种智能口,hybird 口,来自动适应 access 跟 trunk 两种用途。

约定一下,数据从交换机端口流到设备叫发送数据;数据从设备流到交换机端口叫接受数据

802.1Q 协议

网管交换机重度使用到此协议,可以理解成是以太网包+vLan信息。

Access 口

直接连接机器的口子。
此类口子给定 PVID 之后,对于收发数据的处理如下:

  • 收数据
    当数据包有VLan信息时,直接丢弃;
    当数据包无VLan信息时,打上自己的 PVID,然后到交换机里参与转发。

  • 发数据
    把来自交换机中的VLan信息干掉,变成普通的以太包发出去。

Trunk 口

此口一般用来搭桥跨交换机组网。
对于收发数据的处理如下:

  • 收数据
    当数据包有VLan信息时,维持不变,收下参与转发;
    当数据包无VLan信息时,打上自己的 PVID,然后到交换机里参与转发。

  • 发数据
    判断一下数据包的VLan 跟自己的 PVID,如果一样就去掉VLan信息,退成普通以太包。如果不一样,则原样发给端口设备。

实施

前置知识讲完,大概思路就出来了。我们要解决两个问题:
1、分离 IPTV 跟普通用网为两个独立的 vLAN,互不干扰;
2、将弱电这边的局域网跟客厅电视机的局域网合并组网。

连接图

在这里插入图片描述

假设用的是两个四口交换机,插到弱电侧端口1连接光猫的IPTV口,2、3都是普通用网设备,4口连接客厅侧的交换机的4口。客厅侧类似,1口连接的是电视,2、3都是普通用网设备。两个交换机间的 4 口中间为 trunk 连接。

vLan 相关划分

在交换机的网管里,找到 802.1Q 有关的设置(不同牌子入口不太一样,但大差不差)。

vLan 部分。

两个交换机需要各自划分出对应的两大 vLan,不如规定 IPTV 在的 vLan 为 vLan1,其他用网的 vLan 为 vLan2。

· 弱电交换机

端口 属于vLan1 属于vLan2
P1(IPTV) ×
P2(LAN) ×
P3(LAN) ×
P4(TRUNK)

· 客厅交换机

端口 属于vLan1 属于vLan2
P1(TV) ×
P2(LAN) ×
P3(LAN) ×
P4(TRUNK)

端口类型

两边只要P4设定为 Trunk 口,其余的是 Access 就行。
有些交换机是设定 Tagged 跟 UnTagged。Tagged 的含义就是不要去掉带 vLan 的标识。让这些包能在 trunk 中正常被发送。UnTagged就是删掉 802.1Q 协议的 vLan,让设备正常收到以太包。含义是类似的。

PVID 部分

普通的端口按照各自归属的 vLan 号设定对应的 PVID 即可。只有一个特殊的,就是 trunk口。为了让它能原样转发,它的 PVID 必须是区分 vLan1、vLan2 的。否则也许会被错误掐掉(不同牌子的交换机策略不一样)。

端口 PVID
P1(IPTV) vLan1
P2(LAN) vLan2
P3(LAN) vLan2
P4(TRUNK) vLanX

· 客厅交换机

端口 PVID
P1(IPTV) vLan1
P2(LAN) vLan2
P3(LAN) vLan2
P4(TRUNK) vLanX

稍详细的以太包推演

至此就可以完成经典的单线复用了。为了方便理解,来一次最简单的 IPTV 包推演。

IPTV包从弱电的交换机P1进入,由于P1是access口,包被打上 vLan1 的标记送入交换机。交换机收到的IPTV包在 vLan1 中传播,其中P4也属于vLan1。P4 收到后丢向另一头的 P4。另一头的 P4 进而扩散给当地的 vLan1,也就是接着电视的 P1。P1 干掉vLan信息,把包给了电视。完成了播放

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