1 VLAN 등장배경
l LAN은 single broadcast domain, LAN상의 모든 컴퓨터가 broadcast 패킷을 받음으로서 traffic 발생
l LAN상에서 router를 사용하면 broadcast가 안됨
l router는 bridge나 switch에 비해 비쌈
l VLAN은 broadcast traffic을 제한하는 대안으로 나옴
2 VLAN이란
l LAN을 다른 broadcast domain로 논리적으로 segment하도록 하는 것
l 네트웍을 서브넷 단위로 나눠서 각 서브넷에 속한 장비들간에만 통신이 가능하도록 해줌
l IP 서브넷을 만듬
l 다른 VLAN에 속한 호스트 간에 통신을 하려면 반드시 라우터를 거쳐야 함
l IEEE 802.1Q : Layer 1, 2 VLAN만 정의
l the maximum number of VLAN : 4094 (0, 0xFFF are reserved), 스위치에 따라 VLAN Table 유지하는 메모리와 관련하여 주로 Dynamic/Static VLAN node 개수를 256개를 지원하는 것이 많음
l IEEE 802.1Q를 완전히 지원하기 위해 GARP(Generic Attribute Registration Protocol) 과 GVRP(GARP VLAN Registration Protocol) 필요
l VLAN by port가 주로 사용됨 : Port-based VLAN
l VLAN의 동작을 이해하기 위해 필요한 것들 : VLAN 타입, VLAN상의 device들간의 connection type, filtering database, tagging, VLAN 식별하는 process
2.1 VLAN에서 세가지 형태의 frame 형태
l Untagged frames, Priority-tagged frames, VLAN-tagged frames
l Untagged/Priority-tagged frames
- VLAN정보 없음
- mac address, layer 3 protocol id등으로 분류
l VLAN-tagged frame
- VID를 가진 tag header를 가지고 있음
- VID로 분류
- VLAN을 구분하기 위하여 이더넷프레임에 송신노드가 속한 VLAN정보(tag)에 대한 정보를 삽입하는 방식
- 주로 여러 개의 스위치가 연결되어 있는 다중 스위치 네트웍에서 스위치 간에 동일한 VLAN을 공유할 때 주로 사용
- 스위치가 옆 스위치에게 데이타를 넘길때 송신노드가 속한 VLAN 정보(tag)가 추가된 프레임(tagged frame)을 넘긴다. 그러면 받은 스위치가 tag를 빼고 목적지로 보낸다.
- ethernet frame tag header : tag protocol id(2 bytes) + tag control information(2 bytes)
- tag control information : user priority(3 bit) + CFI(Canonical format indicator, 1 bit) + VID(VLAN ID, 12 bits)
2.2 VLAN상의 device 종류 : VLAN-aware device & VLAN-unaware device
l VLAN-aware device
- tagged frame을 이해할 수 있는 디바이스(스위치, 라우터, PC등)
- VLAN-aware device로 데이타를 보내는 경우에는 VLAN id를 데이타에 붙여서 보낸다.
l VLAN-unaware device
- tagged frame을 이해하지 못하는 디바이스
- VLAN-unaware device로 데이타를 보내는 경우에는 VLAN id없이 데이타만 보낸다.
2.3 Ingress/Egress Rules
l Ingress rules : 받은 frame 분류하기 위해 적용
- VID가 frame에 있냐없냐에 따라, VID에 따라
l egress rules : 어떤 port frame이 어떤 format으로 전송될지.
2.4 frame tagging 방법
l explicit tagging
- bridge가 데이타를 받으면 그 데이타가 어느 VLAN에서 온건지 VLAN id로 데이타에 tag를 부침
l implicit tagging
- data는 tag되지 않지만 어느 포트로 받았는지, MAC이 뭔지등을 보고 어느 VLAN에서 온건지 암
- implicit tagging을 위해 어느 필드가 tagging을 위해 사용되는지와 VLAN사이의 mapping을 위한 database 유지
- 예 : port로 tagging된다면 어떤 port가 어떤 VLAN에 속하는지에 대한 database 필요
2.5 VLAN의 types
l Layer 1 VLAN - Membership by port : port1=vlan1, port2=vlan1
l Layer 2 VLAN - membership by MAC address : 001122334455=vlan1, 223344556677 : vlan2, ...
l Layer 2 VLAN - membership by protocol type : ip=vlan1, ipx=vlan2
l Layer 3 VLAN - membership by IP subnet address : 23.2.24=vlan1, 26.21.35=vlan2
l Higher layer VLAN - application : ftp=vlan1, telnet=vlan2
2.6 connection types
l Trunk link : 모든 device들은 VLAN-aware, trunk link상의 모든 프레임들은 특별한 헤더가 부착된다(tagged frame)
l Access link : VLAN-aware bridge의 포트에 VLAN-unware device를 붙인 것. access link상의 모든 frame은 implicitly tagged(untagged)
l Hybrid Link
2.7 기타
l Forwarding process : filtering database, bridge port의 상태에 따라
l learning process : source address, VID를 보아서 filtering database, port state 갱신
l filtering database : filter information 유지, destination Mac address와 VID에 따라 forward할 포트
l 절차 : frame 받음 --> learning process에서 ingress ruls, port status를 참조하여 filtering database 갱신
l LAN상의 모든 bridge는 같은 database를 유지해야 한다 - GVRP(GARP VLAN Registration Protocol)이용 : GARP = Generic Attribute Registration Protocol
l filtering database : static entries(관리자가 직접 VLAN 정보 삽입), dynamic entries(GARP등으로 알게된 VLAN 정보)
l 초기에는 VLAN id = 1 , 모든 포트가 속해 있음
l vlan x개까지 가능
l vlan이 추가될때마다 해당 IP와 Mac이 정해짐(mac의 경우, 마지막 자리가 id값으로 되는 것 같음)
l IVL(각 VLAN이 각각 forwarding mac table 유지, 그래서 좀더 보안에 강하며 VLAN들간에 데이터가 직접적으로 forward 될 수 없음), SVL(모든 VLAN이 하나의 forwarding mac table 사용, 보안에 덜 민감하고 모든 포트에 대한 mac table이 같이 있으므로 VLAN들간에 forwarding이 가능)
l Default VLAN의 ID는 1
l VLAN table에 있는 각 VLAN 정보는 static(사용자가 직접 입력한 VLAN 정보)과 Dynamic(GVRP를 통하여 알게된 VLAN 정보)로 나뉜다.
l 같은 Protocol type을 가진 VLAN은 port를 공유할 수 없다. 단 Protocol type이 다르면 port를 공유할 수 있다(예: IP Protocol type을 가진 VLAN 1이 port1~3으로 하나의 VLAN 형성, IP Protocol type을 가진 VLAN 2는 port 1~3을 가질 수 없다. 단 IPX Protocol type을 가진 VLAN 2는 port 1~3을 가질 수 있다)
3 타 스위치 장비에서의 VLAN
3.1 코어세스사 FX5224
l VLAN 생성 : vlan 이름, Id, style(port, mac, protocol, ...), stp on/off, ip address, subnet
l VLAN에 port 할당 : vlan이름, 할당할 port들
3.2 LG사 LS1216
l VLAN 생성 : VLAN 이름, Member ports, VLAN ID
l 기타 : VLAN Host Setting(ip, gateway, subnet, default vlan은 반드시 있어야 하나 그렇지 않다면 없어도 된다)
3.3 Riverstone사의 스위치라우터
l 생성 : vlan name, vlan id, port들, status(enable/disable)
해당 vlan id에 포함되어서는 안되는 포트들(GVRP등으로 요구되더라도)
tagged port들(해당 포트에 연결된 것이 VLAN호환장비인 경우, 이더넷 프레임에 tag가 항상 포함되어 있음)
l 보기 : vlan name, id, port들, learned by static/dynamic
l GARP 설정 : port id, join time, leave time, leave all time, port join GARP(enable/disable) - 포트별로 GARP 사용여부 결정(이 포트에서 들어오는 GVRP는 enable/disable ?)
*
GVRP
- 이 기능은 없어도 된다. 하지만 없으면 관리자가 관련된 모든 스위치에 정보를 수동으로 설정해야 하는 부담이 있다.
- Switch에서는 각 포트별로 GVRP PDU를 받았을 때 어떻게 할것인지 결정하는 설정이 필요(enable/disable), 경우에 따라 각 포트별 설정이 아니라 스위치 전체적으로 GVRP 설정을 어떻게 할 것인지 설정할 수도 있음
- Enable : GVRP PDU를 받아서 처리하여 이 포트를 통하여 타 스위치로부터 VLAN Group 정보가 넘어오면 Learn하겠다는 의미, 이 경우 소프트웨어적으로 처리해야 하며, GVRP PDU를 받아서 CPU에게 넘겨주면(Packet Driver) GVRP Protocol 처리 모듈이 자체적으로 처리해서 스위치 내 and/or 자체에 있는 VLAN Table에 learn한 VLAN 정보를 dynamic으로 설정해야 한다.
- Disable : Block의 의미, GVRP PDU를 받아도 처리하지 않겠다는 의미
- “Show gvrp”라는 명령에 의해 모든 포트에 대하여 GVRP enable/disable(혹은 block/learning)이 나타남
- GVRP를 받는 Port는 해당 GVRP가 전하는 모든 VLAN Group의 Member가 된다.
- GVRP를 송수신 하는 Port는 tagged member이어야 한다.
l GVRP Propagation
1) GVRP가 스위치에서 enable될 때, 스위치는 모든 Ports로 GVRP packets을 보낸다. GVRP Packets은 그 스위치가 알고 있는 모든 VLAN 정보를 advertise한다.(Default VLAN 제외)
2) GVRP enabled 스위치가 GVRP packet을 받을 때, GVRP Packet이 넘어오는 쪽과 연결되어 Packet을 받는 Port는 advertised된 모든 VLANs의 member가 된다. 그리고 넘겨받은 모든 VLAN 정보를 다시 모든 Ports로 advertising을 한다(단, 그 GVRP 정보를 받은 포트는 제외)
예)
* 기타
