Это первая статья из серии «Сети для самых маленьких». Мы с Максимом aka Gluck долго думали с чего начать: маршрутизация, VLAN"ы, настройка оборудования. В итоге решили начать с вещи фундаментальной и, можно сказать, самой важной: планирование. Поскольку цикл рассчитан на совсем новичков, то и пройдём весь путь от начала до конца.

Предполагается, что вы, как минимум, читали о эталонной модели OSI, о стеке протоколов TCP/IP, знаете о типах существующих VLAN’ов, о наиболее популярном сейчас port-based VLAN и о IP адресах. Мы понимаем, что для новичков «OSI» и «TCP/IP» — это страшные слова. Но не переживайте, не для того, чтобы запугать вас, мы их используем. Это то, с чем вам придётся встречаться каждый день, поэтому в течение этого цикла мы постараемся раскрыть их смысл и отношение к реальности.

Начнём с постановки задачи. Есть некая фирма, занимающаяся, допустим, производством лифтов, идущих только вверх, и потому называется ООО «Лифт ми ап». Расположены они в старом здании на Арбате, и сгнившие провода, воткнутые в пожжёные и прожжёные коммутаторы времён 10Base-T не ожидают подключения новых серверов по гигабитным карточкам. Итак, у них катастрофическая потребность в сетевой инфраструктуре и денег куры не клюют, что даёт вам возможность безграничного выбора. Это чудесный сон любого инженера. А вы вчера выдержали собеседование, и в сложной борьбе по праву получили должность сетевого администратора. И теперь вы в ней первый и единственный в своём роде. Поздравляем! Что дальше?

Следует несколько конкретизировать ситуацию:

1. В данный момент у компании есть два офиса: 200 квадратов на Арбате под рабочие места и серверную. Там представлены несколько провайдеров. Другой на Рублёвке.
2. Есть четыре группы пользователей: бухгалтерия (Б), финансово-экономический отдел (ФЭО), производственно-технический отдел (ПТО), другие пользователи (Д). А так же есть сервера (С), которые вынесены в отдельную группу. Все группы разграничены и не имеют прямого доступа друг к другу.
3. Пользователи групп С, Б и ФЭО будут только в офисе на Арбате, ПТО и Д будут в обоих офисах.

Прикинув количество пользователей, необходимые интерфейсы, каналы связи, вы готовите схему сети и IP-план.

При проектировании сети следует стараться придерживаться иерархической модели сети, которая имеет много достоинств по сравнению с “плоской сетью”:

• упрощается понимание организации сети
• модель подразумевает модульность, что означает простоту наращивания мощностей именно там, где необходимо
• легче найти и изолировать проблему
• повышенная отказоустойчивость за счет дублирования устройств и/или соединений
• распределение функций по обеспечению работоспособности сети по различным устройствам.

Согласно этой модели, сеть разбивается на три логических уровня: ядро сети (Core layer: высокопроизводительные устройства, главное назначение — быстрый транспорт), уровень распространения (Distribution layer: обеспечивает применение политик безопасности, QoS, агрегацию и маршрутизацию в VLAN, определяет широковещательные домены), и уровень доступа (Access-layer: как правило, L2 свичи, назначение: подключение конечных устройств, маркирование трафика для QoS, защита от колец в сети (STP) и широковещательных штормов, обеспечение питания для PoE устройств).

В таких масштабах, как наш, роль каждого устройства размывается, однако логически разделить сеть можно.

Составим приблизительную схему:

На представленной схеме ядром (Core) будет маршрутизатор 2811, коммутатор 2960 отнесём к уровню распространения (Distribution), поскольку на нём агрегируются все VLAN в общий транк. Коммутаторы 2950 будут устройствами доступа (Access). К ним будут подключаться конечные пользователи, офисная техника, сервера.

Именовать устройства будем следующим образом: сокращённое название города (msk ) — географическое расположение (улица, здание) (arbat ) — роль устройства в сети + порядковый номер.

Соответственно их ролям и месту расположения выбираем hostname :

• маршрутизатор 2811: msk-arbat-gw1 (gw=GateWay=шлюз);
• коммутатор 2960: msk-arbat-dsw1 (dsw=Distribution switch);
• коммутаторы 2950: msk-arbat-aswN, msk-rubl-asw1 (asw=Access switch).

Документация сети

Вся сеть должна быть строго документирована: от принципиальной схемы, до имени интерфейса.

Прежде, чем приступить к настройке, я бы хотел привести список необходимых документов и действий:

• схемы сети L1, L2, L3 в соответствии с уровнями модели OSI (физический, канальный, сетевой) ;
• план IP-адресации = IP-план ;
• список VLAN ;
• подписи (description ) интерфейсов ;
• список устройств (для каждого следует указать: модель железки, установленная версия IOS, объем RAM\NVRAM, список интерфейсов);
• метки на кабелях (откуда и куда идёт), в том числе на кабелях питания и заземления и устройствах;
• единый регламент, определяющий все вышеприведённые параметры и другие.

Жирным выделено то, за чем мы будем следить в рамках программы-симулятора. Разумеется, все изменения сети нужно вносить в документацию и конфигурацию, чтобы они были в актуальном состоянии.

Говоря о метках/наклейках на кабели, мы имеем ввиду это:

На этой фотографии отлично видно, что промаркирован каждый кабель, значение каждого автомата на щитке в стойке, а также каждое устройство.

Подготовим нужные нам документы:

Список VLAN

Каждая группа будет выделена в отдельный влан. Таким образом мы ограничим широковещательные домены. Также введём специальный VLAN для управления устройствами. Номера VLAN c 4 по 100 зарезервированы для будущих нужд.

IP-план

Выделение подсетей в общем-то произвольное, соответствующее только числу узлов в этой локальной сети с учётом возможного роста. В данном примере все подсети имеют стандартную маску /24 (/24=255.255.255.0) — зачастую такие и используются в локальных сетях, но далеко не всегда. Советуем почитать о классах сетей . В дальнейшем мы обратимся и к бесклассовой адресации (cisco). Мы понимаем, что ссылки на технические статьи в википедии — это моветон, однако они дают хорошее определение, а мы попробуем в свою очередь перенести это на картину реального мира.

Под сетью Point-to-Point подразумеваем подключение одного маршрутизатора к другому в режиме точка-точка. Обычно берутся адреса с маской 30 (возвращаясь к теме бесклассовых сетей), то есть содержащие два адреса узла. Позже станет понятно, о чём идёт речь.

IP-план

IP-адрес	Примечание	VLAN
172.16.0.0/16
172.16.0.0/24	Серверная ферма	3
172.16.0.1	Шлюз
172.16.0.2	Web
172.16.0.3	File
172.16.0.4	Mail
172.16.0.5 — 172.16.0.254	Зарезервировано
172.16.1.0/24	Управление	2
172.16.1.1	Шлюз
172.16.1.2	msk-arbat-dsw1
172.16.1.3	msk-arbat-asw1
172.16.1.4	msk-arbat-asw2
172.16.1.5	msk-arbat-asw3
172.16.1.6	msk-rubl-aswl
172.16.1.6 — 172.16.1.254	Зарезервировано
172.16.2.0/24	Сеть Point-to-Point
172.16.2.1	Шлюз
172.16.2.2 — 172.16.2.254	Зарезервировано
172.16.3.0/24	ПТО	101
172.16.3.1	Шлюз
172.16.3.2 — 172.16.3.254	Пул для пользователей
172.16.4.0/24	ФЭО	102
172.16.4.1	Шлюз
172.16.4.2 — 172.16.4.254	Пул для пользователей
172.16.5.0/24	Бухгалтерия	103
172.16.5.1	Шлюз
172.16.5.2 — 172.16.5.254	Пул для пользователей
172.16.6.0/24	Другие пользователи	104
172.16.6.1	Шлюз
172.16.6.2 — 172.16.6.254	Пул для пользователей

План подключения оборудования по портам

Разумеется, сейчас есть коммутаторы с кучей портов 1Gb Ethernet, есть коммутаторы с 10G, на продвинутых операторских железках, стоящих немалые тысячи долларов есть 40Gb, в разработке находится 100Gb (а по слухам уже даже есть такие платы, вышедшие в промышленное производство). Соответственно, вы можете выбирать в реальном мире коммутаторы и маршрутизаторы согласно вашим потребностям, не забывая про бюджет. В частности гигабитный свич сейчас можно купить незадорого (20-30 тысяч) и это с запасом на будущее (если вы не провайдер, конечно). Маршрутизатор с гигабитными портами стоит уже ощутимо дороже, чем со 100Mbps портами, однако оно того стоит, потому что FE-модели (100Mbps FastEthernet), устарели и их пропускная способность очень невысока.

Но в программах эмуляторах/симуляторах, которые мы будем использовать, к сожалению, есть только простенькие модели оборудования, поэтому при моделировании сети будем отталкиваться от того, что имеем: маршрутизатор cisco2811, коммутаторы cisco2960 и 2950.

Имя устройства	Порт	Название	VLAN
			Access	Trunk
msk-arbat-gw1	FE0/1	UpLink
	FE0/0	msk-arbat-dsw1		2,3,101,102,103,104
msk-arbat-dsw1	FE0/24	msk-arbat-gw1		2,3,101,102,103,104
	GE1/1	msk-arbat-asw1		2,3
	GE1/2	msk-arbat-asw3		2,101,102,103,104
	FE0/1	msk-rubl-asw1		2,101,104
msk-arbat-asw1	GE1/1	msk-arbat-dsw1		2,3
	GE1/2	msk-arbat-asw2		2,3
	FE0/1	Web-server	3
	FE0/2	File-server	3
msk-arbat-asw2	GE1/1	msk-arbat-asw1		2,3
	FE0/1	Mail-Server	3
msk-arbat-asw3	GE1/1	msk-arbat-dsw1		2,101,102,103,104
	FE0/1-FE0/5	PTO	101
	FE0/6-FE0/10	FEO	102
	FE0/11-FE0/15	Accounting	103
	FE0/16-FE0/24	Other	104
msk-rubl-asw1	FE0/24	msk-arbat-dsw1		2,101,104
	FE0/1-FE0/15	PTO	101
	FE0/20	administrator	104

Почему именно так распределены VLAN"ы, мы объясним в следующих частях.

Схемы сети

На основании этих данных можно составить все три схемы сети на этом этапе. Для этого можно воспользоваться Microsoft Visio, каким-либо бесплатным приложением, но с привязкой к своему формату, или редакторами графики (можно и от руки, но это будет сложно держать в актуальном состоянии:)).

Не пропаганды опен сорса для, а разнообразия средств ради, воспользуемся Dia. Я считаю его одним из лучших приложений для работы со схемами под Linux. Есть версия для Виндоус, но, к сожалению, совместимости в визио никакой.

L1

То есть на схеме L1 мы отражаем физические устройства сети с номерами портов: что куда подключено.

L2

На схеме L2 мы указываем наши VLAN’ы.

L3

В нашем примере схема третьего уровня получилась довольно бесполезная и не очень наглядная, из-за наличия только одного маршрутизирующего устройства. Но со временем она обрастёт подробностями.

Как видите, информация в документах избыточна. Например, номера VLAN повторяются и на схеме и в плане по портам. Тут как бы кто на что горазд. Как вам удобнее, так и делайте. Такая избыточность затрудняет обновление в случае изменения конфигурации, потому что нужно исправиться сразу в нескольких местах, но с другой стороны, облегчает понимание.

К этой первой статье мы не раз ещё вернёмся в будущем, равно как и вам придётся всегда возвращаться к тому, что вы изначально напланировали. Собственно задание для тех, кто пока только начинает учиться и готов приложить для этого усилия: много читать про вланы, ip-адресацию, найти программы Packet Tracer и GNS3. Что касается фундаментальных теоретических знаний, то советуем начать читать Cisco press. Это то, что вам совершенно точно понадобится знать. В следующей части всё будет уже по-взрослому, с видео, мы будем учиться подключаться к оборудованию, разбираться с интерфейсом и расскажем, что делать нерадивому админу, забывшему пароль.

Оригинал статьи:

Теги

Cisco

Бакалавр Радиотехники

инженер-стажер филиала ЗАО «Энвижн Груп» Энвижн-Сибирь

Магистрант СибГУТИ

Консультант: Марамзин Валерий Валентинович, Ведущий инженер-конструктор Направление сетей и систем передачи данных NVision Group

Аннотация:

В статье описаны элементы методики определения топологии сети на канальном и сетевом уровнях

This article describes the elements of methodology for determining of the network topology at the data link and network layers

Ключевые слова:

топология, протоколы

topology, protocols

УДК 004.722

В настоящее время каждая крупная компания располагает своей внутренней локальной сетевой инфраструктурой. Во внутреннюю сеть входят как непосредственно рабочие станции, так и любые другие сетевые устройства, попадающие под понятие «хост».

Хост (от англ. Host) - конечный узел в стеке протоколов TCP/IP . Чаще всего этими устройствами в сети являются маршрутизаторы и коммутаторы.

Чем крупнее компания, тем объемнее и разветвленней ее сеть, которая включает в себя как внутрисетевые ресурсы, так и прочие сервисы и вложенные структуры, которые необходимо постоянно обслуживать и наблюдать. Именно с целью качественного мониторинга сети, быстрой ликвидации неполадок и внештатных ситуаций, выявления непроходимостей канала и решения прочих проблем необходимо знать топологию сети.

Топология сети - конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (компьютеры) и коммуникационное оборудование (маршрутизаторы, коммутаторы), а ребрам — физические или информационные связи между вершинами.

В большинстве случаев типом топологии является неполносвязное иерархическое дерево, когда от одного или нескольких корневых мощных серверов, маршрутизаторов, расходится вся паутина сети. И чем крупнее локальная сеть, тем сложнее ее обслуживать и детектировать неисправности в условиях отсутствия знаний ее архитектуры.

Разумеется, в настоящее время имеются некоторые готовые решения способные визуализировать граф сети с указанием всех входящих в нее узлов. В их число входят разные пакеты сетевого менеджмента, работающих в автоматическом режиме и не всегда корректно отображающих реальное состояние объектов.

Например, пакет HP OpenView Network Node Manager компании Hewlett-Packard и разного рода подобные ему продукты предоставляют информацию о топологии на уровне L3, но предоставляют не много сведений о подключении и отключении сетевых устройств. То есть для эффективного обнаружения узлов сети и существующих соединений между ними необходимо оперировать средствами определения топологии на уровне L2 работая в режиме обнаружения соединений на уровне коммутаторов и маршрутизаторов.

Существуют другие решения от конкретных крупных производителей сетевого оборудования, таких как Cisco Systems, Nortel Networks, разработавших собственные протоколы CDP, LLDP - стандарт для обслуживания сетей крупных предприятий. Но проблема заключена в следующем: зачастую многие сети реализованы на оборудовании разных производителей, подобранном по тем или иным причинам, параметрам или предпочтениям.

Следовательно, появляется необходимость разработать универсальный метод по определению топологии сетей, вне зависимости от поставщика оборудования и прочих условий, который использовал бы разветвленный алгоритм анализа сети и ее узлов, а также предоставлял бы результаты в упрощенном наглядном виде, например, строя граф связности сети.

Реализовать это можно следующим образом. Входными данными для алгоритма станут аутентификационные параметры одного из корневых устройств сети и его IP-адрес. С него и начнется сбор информации о каждом устройстве посредством последовательного SNMP-опроса, используя определенную последовательность действий.

Для начала необходимо установить, какие протоколы активны и поддерживаются конкретным устройством, на рассматриваемом устройстве. Первичный анализ должен заключать в себяпроверку активности протокола LLDP и CDP - наиболее простых путей обнаружения соседства между устройствами в сети. Link Layer Discovery Protocol (LLDP) — протокол канального уровня, позволяющий сетевым устройствам анонсировать в сеть информацию о себе и о своих возможностях, а также собирать эту информацию о соседних устройствах.

Cisco Discovery Protocol (CDP) - протокол канального уровня, разработанный компанией Cisco Systems, позволяющий обнаруживать подключённое (напрямую или через устройства первого уровня) сетевое оборудование Cisco, его название, версию IOS и IP-адреса.

Таким образом, если устройством поддерживается один из этих протоколов, алгоритм сразу же обращается к соответствующим разделам MIB-таблицы (Management Information Base), в которой находится вся информация о соседних устройствах, если они также анонсировали ее о себе. В нее входят IP-адреса, информация о портах, шасси и типах устройств.

Если же поддержка LLDP/CDP отсутствует, вторым шагом проверки станет SNMP-опрос локальной MIB текущего девайса на предмет получения информации об его активных интерфейсах и ARP-таблице.

При этом, в первую очередь процедура проверки запускается на коммутаторах. Используя ARP-таблицу (Address Resolution Protocol) коммутатора, алгоритм получит информацию о каждом подключенном устройстве в виде соответствия MAC-address ̶ IP-address ̶ interface ̶ TTL

Поиск соседних устройств должен осуществляться посредством последовательного unicast опроса по всем найденным в ARP таблице MAC адресам. Ответ на ARP-запрос от искомого устройства по MAC-адресу и фиксация интерфейса, с которого ответ получен, станет фактом обнаружения устройства в сети. Идентифицировав соседство, производим процедуру сопоставления MAC-адресов: если на интерфейс первого устройства приходит ответ на запрос по MAC-адресу второго устройства и наоборот, на интерфейс второго устройства приходит ответ по запросу первого MAC адреса, то это гарантированная линия связи между двумя узлами. В итоге информация о соседстве содержит не только линию связи между узлами, но и информацию об интерфейсах, через которые они соединены.

Определение соседства устройств по MAC-адресам

Далее алгоритм переключается на следующий коммутатор и повторяет процедуру проверки, оставив запись в log-файле об уже посещенных девайсах и их параметрах, таким образом пройдя последовательно каждый узел в сети.

При проектировании данного метода и разработке алгоритма, не следует выпускать из вида несколько условий корректной его работы:

1. На устройствах должна быть обязательно включена поддержка SNMP протокола, предпочтительно версии 3.
2. Алгоритм должен уметь отличить виртуальные интерфейсы от реальных и строить граф связности по реальным физическим соединениям.

Выполнив необходимые условия работы и реализовав такого рода алгоритм, в итоге будет разработан универсальный метод определения топологии сети, который можно будет использовать как просто для визуализации графа связности сети, так и включить как модуль в состав другого более сложного алгоритма по выявлению и устранению неисправностей на уровнях L2, L3

Библиографический список:

1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) – СПб.: Питер, 2010. – 944с
2. Link Layer Discovery Protocol (LLDP). Режим доступа: http://xgu.ru/wiki/LLDP (дата обращения 12.03.2014)
3. Cisco Discovery Protocol (CDP) Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/CDP (дата обращения 12.03.2014)

Рецензии:

13.03.2014, 21:09 Клинков Георгий Тодоров
Рецензия : Нужно иметь в виду и тот факт, что сетевая топология требует еффективной маршрутизаций и комутации данных, особенно по отношению технологии firewall’ов – Active-Active топологии, асимметричная маршрутизация Cisco MSFC и FWSM. Балансировка FWSM используя PBR или ECMP-маршрутизацию; NAC – расположение в топологии; архитектура IDS и IPS.

13.03.2014, 22:08 Назарова Ольга Петровна
Рецензия : Последний абзац представляет собой рекомендации. Нет вывода. Доработать.

17.03.2014, 9:44 Назарова Ольга Петровна
Рецензия : Рекомендуется к печати.

Будем строить вот такую сеть на устройствах cisco

Описание сети:
VLAN1(default-IT) - 192.168.1.0/24
VLAN2(SHD) - 10.8.2.0/27
VLAN3(SERV) - 192.168.3.0/24
VLAN4(LAN) - 192.168.4.0/24
VLAN5(BUH) - 192.168.5.0/24
VLAN6(PHONE) - 192.168.6.0/24
VLAN7(CAMERS) - 192.168.7.0/24

VLAN9(WAN) - 192.168.9.2/24

Устройства:
Коммутаторы cisco с2960 L2-уровня - 3шт
Коммутатор cisco с3560 L2 и L3-уровня - 1шт
Все коммутаторы будут в VLAN1 и имеют сеть 192.168.1.0/24

Маршрутизатор любой(у меня Mikrotik RB750) - 1шт

Сервер Win2008 (DHCP) - для раздачи ip адресов
В каждом VLAN по 2 компьютера как оконечные устройства.

Начнем.

Для начала настроим коммутатор cisco L2 уровня sw1
По умолчанию все порты находятся в VLAN1 так что его создавать не будем.

1. Подключаемся к консоли: telnet 192.168.1.1
2. Вводим пароль
3. sw1> enable (Переходим в привилегированный режим для ввода команд)

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# vlan 2 (Создаем VLAN)
3. sw(config-vlan)# name SHD (присваиваем имя этому VLAN2)
4. sw(config-vlan)# exit (выход)
5. sw#

Определяем порты для подключения компьютеров к VLAN2

На первом и втором порту коммутатора у меня будет VLAN1

На третьем и четвертом порту VLAN2

На пятом и шестом VLAN3

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# int fa0/3 (для одного порта Выбираем интерфейс)
3. sw(config)# int fa0/3-4 (для нескольких сразу портов Выбираем интерфейс)
4. sw(config-if)#
5. sw(config-if)# switchport access vlan 2 (назначаем этому порту VLAN2)
6. sw(config-if)#
7. sw(config-if)# exit
8. sw#

Для соединения нашего коммутатора(sw1 -cisco 2960-L2) с коммутатором(sw2 -cisco 3560-L2L3)

нам необходимо созданные VLAN передать(по необходимости) другому коммутатору, для этого настроим TRUNK порт (в транк порту гуляют наши VLAN)

Выбираем самый скоростной порт(так как по нему будут гулять несколько VLAN(подсети))

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)#
3. sw(config)#
4. sw(config-if)#
5. sw(config-if)# switchport trank allowed vlan 2,3, (указываем какой VLAN будет проходить)
6. sw(config-if)# no shutdown (включаем интерфейс)
7. sw(config-if)# exit
8. Повторяем действия для необходимых портов

ИТОГ настройки коммутатора L2:

1. Так как данное устройство у нас L2, он не понимает что такое ip-адреса.
2. Компьютеры подключенные к этим портам могут видеть друг друга в пределах своего заданного VLAN. Тоесть из VLAN1 я не попаду в VLAN2 и наоборот.
3. Настроили гигабитный порт для передачи VLAN коммутатору sw2 -cisco 3560-L2L3.

______________________________________

Добавляем к уже созданной нами сети на L2 коммутаторе(sw1), коммутатор(sw2) cisco-3560 L2L3

Настроим наше устройство 3560 L3(понимает ip адреса и делает маршрутизацию между VLAN)

1. Необходимо создать все VLAN которые будут описывать вашу топологию сети, так как данный коммутатор L3 будет маршрутизировать трафик между VLAN.

Создаем VLAN (команды для vlan создаются на всех устройствах одинаково)

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# vlan 4 (Создаем VLAN)
3. sw(config-if)# name LAN (присваиваем имя этому VLAN2)
4. sw(config-if)# exit (выход)
5. Повторяем действия если необходимо добавить VLAN
6. sw# show vlan brief (смотрим какие VLAN создали)

2. Определяем порты для подключения компьютеров.

- на первом порту коммутатора у меня будет VLAN9

- на третьем и четвертом порту VLAN7

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# int fa0/1 (для одного порта Выбираем интерфейс)
3. sw(config)# int fa0/3-7 (для нескольких сразу портов Выбираем интерфейс)
4. sw(config-if)# switchport mode access (Указываем что этот порт будет для устройств)
5. sw(config-if)# switchport access vlan 9 (назначаем этому порту VLAN9)
6. sw(config-if)# no shutdown (включаем интерфейс)
7. sw(config-if)# exit
8. Повторяем действия для необходимых портов
9. sw# show run (смотрим какие настройки устройства)

3. Создаем транковые порты

Выбираем самый скоростной порт(так как по нему будут гулять несколько VLAN(подсети))

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# int gi0/1 (для одного порта Выбираем интерфейс)
3. sw(config)# int gi0/1-2 (для нескольких сразу портов Выбираем интерфейс)
4. Так как мы настраиваем L3 нам необходимо перебрасывать из физ.порта в виртуальный порт ip-адреса и наоборот (инкапсуляция)
5. sw(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q (Указываем инкапсуляцию)
6. sw(config-if)# switchport mode trunk (Указываем что этот порт будет для VLAN)
7. sw(config-if)# switchport trank allowed vlan 1-7, (указываем какой VLAN будет проходить)
8. sw(config-if)# no shutdown (включаем интерфейс)
9. sw(config-if)# exit
10. Повторяем действия для необходимых портов

4. Переводим маршрутизатор в режим L3

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# ip routing (включаем маршрутизацию)

5. Так как наш коммутатор L3 уровня, вешаем ip адреса на VLAN на порты для маршрутизации трафика.
Для межсетевого взаимодействия VLAN (чтобы можно было попасть из VLAN2 в VLAN3 и т.д)

Задаем всем виртуальным интерфейсам VLAN, ip адреса

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# int vlan 2 (на VLAN2 вешаем ip адрес)
3. sw(config)# ip address 10.8.2.1 255.255.255.224 (этот адрес будет шлюзом для данной подсети)
4. sw(config-if)# no shutdown (включаем интерфейс)
5. sw(config-if)# exit

1. sw# conf-t(переходим в режим настройки)
2. sw(config)# int vlan 3 (на VLAN3 вешаем ip адрес)
3. sw(config)# ip address 192.168.3.1 255.255.255.0 (этот адрес будет шлюзом для данной подсети)
4. sw(config-if)# no shutdown (включаем интерфейс)
5. sw(config-if)# exit
6. Повторяем действия для необходимых интерфейсов

Купить коммутатор L2

Коммутаторы - важнейшая составляющая современных сетей связи. В этом разделе каталога представлены как управляемые коммутаторы 2 уровня, Gigabit Ethernet, так и неуправляемые коммутаторы Fast Ethernet . В зависимости от решаемых задач подбирают коммутаторы уровня доступа (2 уровня), агрегации и ядра, либо коммутаторы с множеством портов и высокопроизводительной шиной.

Принцип действия устройств состоит в том, чтобы хранить данные о соответствии их портов IP- или MAC-адресу подключенного к коммутатору девайса.

Схема организации сети

Для достижения высоких скоростей широко применяется технология передачи информации с помощью коммутатора Gigabit Ethernet (GE) и 10 Gigabit Ethernet (10GE). Передача информация на больших скоростях, особенно в сетях крупного масштаба, подразумевает выбор такой топологии сети, которая позволяет гибко осуществлять распределение высокоскоростных потоков.

Многоуровневый подход к созданию сети, используя управляемые коммутаторы 2 уровня, оптимально решает подобные задачи, так как подразумевает создание архитектуры сети в виде иерархических уровней и позволяет:

• масштабировать сеть на каждом уровне, не затрагивая всю сеть;
• добавлять различные уровни;
• расширять функциональные возможности сети по мере необходимости;
• минимизировать ресурсные затраты для поиска и устранения неисправностей;
• оперативно решать проблемы с перегрузкой сети.

Основными приложениями сети на базе предлагаемого оборудования являются услуги Triple Play (IPTV, VoIP, Data), VPN, реализуемые через универсальный транспорт трафика различного вида - IP сеть.

Управляемые коммутаторы 2 уровня технологии Gigabit Ethernet позволяют создавать архитектуру сети, состоящую из трех уровней иерархии:

1. Уровень ядра (Core Layer) . Образуется коммутаторами уровня ядра. Связь между устройствами осуществляется по оптоволоконному кабелю по схеме «кольцо с резервированием». Коммутаторы уровня ядра поддерживают высокую пропускную способность сети и позволяют организовать передачу потока со скоростью 10Gigabit между крупными узлами населенных пунктов, например, между городскими районами. Переход на следующий уровень иерархии - уровень распределения, осуществляется по оптическому каналу на скорости 10Gigabit через оптические порты XFP. Особенностью данных устройств являются широкая полоса пропускания и обработка пакетов от уровня L2 до L4.
2. Уровень распределения (Distribution Layer) . Образуется пограничными коммутаторами. Связь осуществляется по оптоволоконному кабелю по схеме «кольцо с резервированием». Данный уровень позволяет организовать передачу потока со скоростью 10Gigabit между пунктами скопления пользователей, например, между жилыми массивами или группой зданий. Подключение коммутаторов уровня распределения к нижестоящему уровню - уровню доступа осуществляется по оптическим каналам 1Gigabit Ethernet через оптические порты SFP. Особенности данных устройств: широкая полоса пропускания и обработка пакетов от уровня L2 до уровня L4, а так же поддержка протокола EISA, позволяющая в течении 10мсек восстанавливать связь при разрыве оптического кольца.
3. Уровень доступа (Access Layer) . Его образуют управляемые коммутаторы 2 уровня. Связь осуществляется по оптоволоконному кабелю на скоростях 1Gigabit. Коммутаторы уровня доступа можно разбить на две группы: только с электрическим интерфейсом и имеющие еще оптические порты SFP для создания кольца на своем уровне и подключения к уровню распределения.

L3VPN, который мы рассмотрели в прошлом выпуске, покрывает собой огромное количество сценариев, необходимых большинству заказчиков. Огромное, но не все. Он позволяет осуществлять связь только на сетевом уровне и только для одного протокола - IP. Как быть с данными телеметрии, например, или трафиком от базовых станций, работающих через интерфейс E1? Существуют также сервисы, которые используют Ethernet, но тоже требуют связи на канальном уровне. Опять же ЦОДы между собой любят на языке L2 общаться.
Вот и нашим клиентам вынь да положь L2.

Традиционно раньше всё было просто: L2TP, PPTP да и всё по большому счёту. Ну в GRE ещё можно было спрятать Ethernet. Для всего прочего строили отдельные сети, вели выделенные линии ценою в танк (ежемесячно). Однако в наш век конвергентных сетей, распределённых ЦОДов и международных компаний это не выход, и на рынок выплеснулось некоторое количество масштабируемых технологий випиэнирования на канальном уровне.
Мы же в этот раз сосредоточимся на MPLS L2VPN.

Технологии L2VPN

Прежде чем погрузиться в тёплый MPLS, взглянем на то, какие вообще виды L2VPN существуют.

• VLAN/QinQ - их можно сюда отнести, поскольку основные требования VPN выполняются - организуется виртуальная L2 сеть между несколькими точками, данные в которой изолированы от других. По сути VLAN per-user организует Hub-n-Spoke VPN.
• L2TPv2/PPTP - устаревшие и скучные вещи.
• L2TPv3 вместе с GRE имеют проблемы с масштабированием.
• VXLAN, EVPN - варианты для ЦОД"ов. Очень интересно, но DCI не входит в планы этого выпуска. Зато о них был отдельный подкаст (слушайте запись 25-го ноября)
• MPLS L2VPN - это набор различных технологий, транспортом для которых выступает MPLS LSP. Именно он сейчас получил наиболее широкое распространение в сетях провайдеров.

Почему он победитель? Главная причина, безусловно, в способности маршрутизаторов, передающих MPLS-пакеты абстрагироваться от их содержимого, но при этом различать трафик разных сервисов.
Например, Е1-кадр приходит на PE, сразу же инкапсулируется в MPLS и уже никто по пути даже не заподозрит, что там внутри - важно только вовремя поменять метку.
А на другой порт приходит Ethernet-кадр и по тому же самому LSP он может пройти по сети, только с другой меткой VPN.
А кроме того MPLS TE позволяет строить каналы с учётом требований трафика к параметрам сети.
В связке же с LDP и BGP становится более просто настраивать VPN и автоматически находить соседей.
Возможность инкапсулировать трафик любого канального уровня в MPLS называется AToM - Any Transport over MPLS .
Вот список поддерживаемых AToM протоколов:

• ATM Adaptation Layer Type-5 (AAL5) over MPLS
• ATM Cell Relay over MPLS
• Ethernet over MPLS
• Frame Relay over MPLS
• PPP over MPLS
• High-Level Data Link Control (HDLC) over MPLS

Два мира L2VPN

Для построения любого L2VPN существуют два концептуально разных подхода.

Терминология

Традиционно термины будут вводиться по мере необходимости. Но о некоторых сразу.
PE - Provider Edge - граничные маршрутизаторы MPLS-сети провайдера, к которым подключаются клиентские устройства (CE).
CE - Customer Edge - оборудование клиента, непосредственно подключающееся к маршрутизаторам провайдера (PE).
AC - Attached Circuit - интерфейс на PE для подключения клиента.
VC - Virtual Circuit - виртуальное однонаправленное соединение через общую сеть, имитирующее оригинальную среду для клиента. Соединяет между собой AC-интерфейсы разных PE. Вместе они составляют цельный канал: AC→VC→AC.
PW - PseudoWire - виртуальный двунаправленный канал передачи данных между двумя PE - состоит из пары однонаправленных VC. В этом и есть отличие PW от VC.

VPWS. Точка-точка

VPWS - Virtual Private Wire Service .
В основе любого решения MPLS L2VPN лежит идея PW - PseudoWire - виртуальный кабель, прокинутый из одного конца сети в другой. Но для VPWS сам этот PW и является уже сервисом.
Эдакий L2-туннель, по которому можно беззаботно передавать всё, что угодно.
Ну, например, у клиента в Котельниках находится 2G-базовая станция, а контроллер - в Митино. И эта БС может подключаться только по Е1. В стародавние времена пришлось бы протянуть этот Е1 с помощью кабеля, радиорелеек и всяких конвертеров.
Сегодня же одна общая MPLS-сеть может использоваться, как для этого Е1, так и для L3VPN, Интернета, телефонии, телевидения итд.
(Кто-то скажет, что вместо MPLS для PW можно использовать L2TPv3, но кому он нужен с его масштабируемостью и отсутствием Traffic Engineering"а?)

VPWS сравнительно прост, как в части передачи трафика, так и работы служебных протоколов.

VPWS Data Plane или передача пользовательского трафика

Туннельная метка - то же, что и транспортная, просто длинное слово "транспортное" не помещалось в заголовок.

0. Между R1 и R6 уже построен транспортный LSP с помощью протокола LDP или RSVP TE. То есть R1 известна транспортная метка и выходной интерфейс к R6.
1. R1 получает от клиента CE1 некий L2 кадр на AC интерфейс (то может оказаться Ethernet, TDM, ATM итд. - не имеет значения).
2. Этот интерфейс привязан к определённому идентификатору клиента - VC ID - в некотором смысле аналогу VRF в L3VPN. R1 даёт кадру сервисную метку, которая сохранится до конца пути неизменной. VPN-метка является внутренней в стеке.
3. R1 знает точку назначения - IP-адрес удалённого PE-маршрутизатора - R6, выясняет транспортную метку и вставляет её в стек меток MPLS. Это будет внешняя - транспортная метка.
4. Пакет MPLS путешествует по сети оператора через P-маршрутизаторы. Транспортная метка меняется на новую на каждом узле, сервисная остаётся без изменений.
5. На предпоследнем маршрутизаторе снимается транспортная метка - происходит PHP . На R6 пакет приходит с одной сервисной VPN-меткой.
6. PE2, получив пакет, анализирует сервисную метку и определяет, в какой интерфейс нужно передать распакованный кадр.

Внимание: для каждой ноды CSR1000V требуется 2,5 ГБ RAM. В противном случае образ либо не запустится, либо будут различные проблемы, вроде того, что порты не поднимаются или наблюдаются потери.

Практика VPWS

Упростим топологию до четырёх магистральных узлов. По клику можете открыть её в новой вкладке, чтобы смотреть на неё Alt+Tab"ом, а не ворочать страницу вверх-вниз.

Наша задача - прокинуть Ethernet от Linkmeup_R1 (порт Gi3) до Linkmeup_R4 (порт Gi3).

На шаге 0 IP-адресация, IGP-маршрутизация и базовый MPLS уже настроены (см. как).

Давайте проследим, что там происходило за кулисами протоколов (дамп снят с интерфейса GE1 Linkmeup_R1). Можно выделить основные вехи:

0) IGP сошёлся, LDP определил соседей, поднял сессию и раздал транспортные метки.
Как видите, Linkmeup_R4 выделил транспортную метку 19 для FEC 4.4.4.4.

1) А вот tLDP начал свою работу.

--А. Сначала мы настроили его на Linkmeup_R1 и tLDP начал периодически отправлять свой Hello на адрес 4.4.4.4

Как видите, это юникастовый IP пакет, который отправляется с адреса Loopback-интерфейса 1.1.1.1 на адрес такого же Loopback удалённого PE - 4.4.4.4.
Упакован в UDP и передаётся с одной меткой MPLS - транспортной - 19. Обратите внимание на приоритет - поле EXP - 6 - один из наивысших, поскольку это пакет служебного протокола. Подробнее мы об этом поговорим в выпуске о QoS.

Состояние PW пока в DOWN, потому что с обратной стороны ничего нет.

--Б. После того, как настроили xconnect на стороне Linkmeup_R4 - сразу Hello и установление соединения по TCP.

В этот момент установлено LDP-соседство

--В. Пошёл обмен метками:

В самом низу можно видеть, что FEC в случае VPWS - это VC ID, который мы указали в команде xconnect - это идентификатор нашего VPN - 127 .
А чуть ниже выделенная ему Linkmeup_R4 метка - 0х16 или 22 в десятичной системе.
То есть этим сообщением Linkmeup_R4 сообщил Linkmeup_R1, мол, если ты хочешь передать кадр в VPN с VCID 127, то используй сервисную метку 22.

Тут же вы можете видеть ещё кучу других сообщений Label Mapping - это LDP делится всем, что нажил - информацией про все FEC. Нас это мало интересует, ну а Lilnkmeup_R1 и подавно.

То же самое делает и Linkmeup_R1 - сообщает Linkmeup_R4 свою метку:

После этого поднимаются VC и мы можем увидеть метки и текущие статусы:

Команды show mpls l2transport vc detail и show l2vpn atom vc detail в целом идентичны для наших примеров.

3) Теперь всё готово для передачи пользовательских данных. В этот момент мы запускаем ping. Всё предсказуемо просто: две метки, которые мы уже видели выше.

Почему-то Wireshark не разобрал внутренности MPLS, но я вам покажу, как прочитать вложение:

Два блока, выделенных, красным - это MAC-адреса. DMAC и SMAC соответственно. Жёлтый блок 0800 - поле Ethertype заголовка Ethernet - значит внутри IP.
Далее чёрный блок 01 - поле Protocol заголовка IP - это номер протокола ICMP. И два зелёных блока - SIP и DIP соответственно.
Теперь вы можете в Wireshark!

Соответственно ICMP-Reply возвращается только с меткой VPN, потому что на Linkmeup_R2 возымел место PHP и транспортная метка была снята.

Если VPWS - это просто провод, то он должен спокойно передать и кадр с меткой VLAN?
Да, и нам для этого не придётся ничего перенастраивать.
Вот пример кадра с меткой VLAN:

Здесь вы видите Ethertype 8100 - 802.1q и метку VLAN 0x3F, или 63 в десятичной системе.

Если мы перенесём конфигурацию xconnect на сабинтерфейс с указанием VLAN, то он будет терминировать данный VLAN и отправлять в PW кадр без заголовка 802.1q.

Виды VPWS

Рассмотренный пример - это EoMPLS (Ethernet over MPLS). Он является частью технологии PWE3, которая суть развитие VLL Martini Mode. И всё это вместе и есть VPWS. Тут главное не запутаться в определениях. Позвольте мне быть вашим проводником.
Итак, VPWS - общее название решений для L2VPN вида точка-точка.
PW - это виртуальный L2-канал, который лежит в основе любой технологии L2VPN и служит туннелем для передачи данных.
VLL (Virtual Leased Line) - это уже технология, которая позволяет инкапсулировать кадры различных протоколов канального уровня в MPLS и передавать их через сеть провайдера.

Выделяют следующие виды VLL:
VLL CCC - Circuit Cross Connect . В этом случает нет метки VPN, а транспортные назначаются вручную (статический LSP) на каждом узле, включая правила swap. То есть в стеке будет всегда только одна метка, а каждый такой LSP может нести трафик только одного VC. Ни разу не встречал его в жизни. Главное его достоинство - он может обеспечить связность двух узлов, подключенных к одному PE.

VLL TCC - Translational Cross Connect . То же, что CCC, но позволяет с разных концов использовать разные протоколы канального уровня.
Работает это только с IPv4. PE при получении удаляет заголовок канального уровня, а при передаче в AC-интерфейс вставляет новый.
Интересно? Начните отсюда .

VLL SVC - Static Virtual Circuit . Транспортный LSP строится обычными механизмами (LDP или RSVP-TE), а сервисная метка VPN назначается вручную. tLDP в этом случае не нужен. Не может обеспечить локальную связность (если два узла подключены к одному PE).

Martini VLL - это примерно то, с чем мы имели дело выше. Транспортный LSP строится обычным образом, метки VPN распределяются tLDP. Красота! Не поддерживает локальную связность.

Kompella VLL - Транспортный LSP обычным образом, для распределения меток VPN - BGP (как и полагается, с RD/RT). Уау! Поддерживает локальную связность. Ну и ладно.

PWE3 - Pseudo Wire Emulation Edge to Edge . Строго говоря, область применения этой технология шире, чем только MPLS. Однако в современном мире в 100% случаев они работают в связке. Поэтому PWE3 можно рассматривать как аналог Martini VLL с расширенным функционалом - сигнализацией так же занимаются LDP+tLDP.
Коротко его отличия от Martini VLL можно представить так:

• Сообщает статус PW, используя сообщение LDP Notification.
• Поддерживает Multi-Segment PW, когда end-to-end канал состоит из нескольких более мелких кусков. В этом случае один и тот же PW может стать сегментов для нескольких каналов.
• Поддерживает TDM-интерфейсы.
• Предоставляет механизм согласования фрагментации.
• Другие...

Сейчас PWE3 - стандарт де факто и именно он был в примере выше.

Я тут везде говорю об Ethernet для того, чтобы показать наиболее наглядный пример. Всё, что касается других канальных протоколов, это, пожалуйста, на самостоятельное изучение.