不再难懂的Super VLAN聚合原理

 以下内容摘自即将于明年1月份出版上市的《Cisco/H3C交换机配置与管理完全手册》（第2版）。本书相对第一版中其中一个重要改变就是增加了大量的H3C交换机配置与管理内容，使得在本书中Cisco和H3C交换机两部分同样非常系统、非常全面。本书正接受内部预订，需要预订者请联系我。

    Super VLAN（超级VLAN）也是主要应用于服务提供商网络中，用于解决目前IPv4地址资源日趋紧张的问题。Super VLAN又称为VLAN聚合（VLAN Aggregation），其原理就是将一个Super VLAN和多个Sub VLAN（子VLAN）关联（与前面介绍的Isolate-user-VLAN有些类似），但Super VLAN内不能加入物理端口，却可以创建对应的VLAN接口，在该VLAN接口下可以配置IP地址（这点有些特别，因为普通VLAN中是需要有至少一个活跃的端口才可以激活VLAN的）；Sub VLAN可以加入物理端口，但不能创建对应的VLAN接口，所有Sub VLAN内的端口共用Super VLAN的VLAN接口IP地址作为默认网关，从而节省了IP地址资源；不同Sub VLAN之间仍像普通VLAN一样采用二层相互隔离。

    在H3C交换机中并不是所有系列都支持Isolate-user-VLAN，主要是H3C S5500和S7500两个系列支持。

    前面说了，Super VLAN就是VLAN Aggregation（VLAN聚合）技术，它可以使同一个交换机中连接的多个不同VLAN、相同IP网段中的主机分配使用同一个默认网关进行三层通信。我们知道，在普通VLAN中即使所有VLAN都是处于同一IP网段，都得为每个VLAN配置一个VLAN接口IP地址作为本VLAN的默认网关。当然，普通VLAN的应用主要是一个VLAN 对应一个子网（如图20-5所示）同样在网络中的VLAN数量较多时，浪费了大量的IP地址资源。

图20-5  普通VLAN中的IP地址分配

    在图2-5所示的示例中，VLAN 2预计未来有10个主机地址的需求，给其分配一个掩码长度是28的子网1.1.1.0/28，其中1.1.1.0为子网号，1.1.1.15为子网定向广播地址，这两个地址都不能用作主机地址，此外1.1.1.1作为子网缺省网关地址也不可作为主机地址，剩下范围在1.1.1.2～1.1.1.14的地址可以被主机使用，共13个。这样，尽管VLAN2只需要10个地址，但是按照子网划分却要分给它13个地址。同理，VLAN 3预计未来有5个主机地址的需求，至少需要分配一个掩码长度是29的子网1.1.1.16/29。VLAN 4预计未来只有1个主机，则分配一个掩码长度是30的子网1.1.1.24/30。如表20-6所示。

表20-6   普通VLAN主机IP地址分配示例

    上述三个VLAN一共需要10+5+1＝16个地址，但是按照普通VLAN的编址方式，即使最优化的方案也需要占用16＋8＋4＝28个地址，浪费了将近一半的地址。而且，如果VLAN2后来并没有10台主机，而实际只接入了3台主机，那么多出来的地址也会因不能再被其他VLAN使用而被浪费掉。

    同时，这种划分也给后续的网络升级和扩展带来了很大不便。假设VLAN 4今后需要再增加2台主机，而又不愿意改变已经分配的IP地址。并且在1.1.1.24后面的地址已经分配给了其他人的情况下，只能再给VLAN 4的新用户重新分配一个的29位掩码的子网和一个新的VLAN。这样VLAN4中的客户虽然只有3台主机，但是却被分配在两个子网中，并且也不在同一个VLAN内，不利于网络管理。

    从上可以看出，很多IP地址被子网号、子网定向广播地址、子网缺省网关地址消耗掉，而不能用于VLAN内的主机地址。同时，这种地址分配的约束也降低了编址的灵活性，使许多闲置地址也被浪费掉。为了解决这一问题VLAN聚合（就像端口聚合一样的道理）就应运而生。

    VLAN聚合的主要优点是节省IP地址，它通常将多个不同的VLAN划分至同一IP子网，而不是每个VLAN单独占用一个子网，然后将整个IP子网映射成一个VLAN聚合（Super VLAN），它包含整个IP子网内的所有VLAN（Sub VLAN）。这样一来，不同的Sub VLAN仍保留各自独立的广播域，而一个或多个Sub VLAN同属于一个Super VLAN，并且都使用Super VLAN的接口地址为默认网关IP地址。当不同Sub VLAN中的主机需要相互之间三层通讯时，需要在Super VLAN上开启ARP代理。ARP代理（ARP Proxy）在Super VLAN和内部Sub VLAN主机之间起着传递ARP包的作用，用于把各主机的网络层地址映射到对应主机的数据链路层地址。

   Super VLAN引入Super VLAN和Sub VLAN的概念。一个Super VLAN可以包含一个或多个保持着不同广播域的Sub VLAN。在同一个Super VLAN中，无论主机属于哪一个Sub VLAN，它的IP地址都在Super VLAN对应的子网网段内，各个Sub VLAN不再占用一个独立的子网网段。这样，通过Sub VLAN间共用同一个三层接口，既减少了一部分子网号、子网缺省网关地址和子网定向广播地址的消耗，又实现了不同广播域使用同一子网网段地址，增加了编址的灵活性，减少了闲置地址浪费。从而在保证了各个Sub VLAN作为一个独立广播域实现了广播隔离的同时，将以前使用普通VLAN浪费掉的IP地址节省下来。

    仍用图20-5所示的例子进行说明。用户需求不变，仍旧是VLAN 2预计未来有10个主机地址的需求，VLAN 3预计未来有5个主机地址的需求，VLAN 4预计未来有1个主机地址的需求。按照VLAN聚合的实现方式，新建一个VLAN 10并配置为Super VLAN，给其分配一个掩码长度是24的子网1.1.1.0/24，其中1.1.1.0为子网号，1.1.1.1为子网网关地址。三个Sub VLAN（VLAN2、VLAN3、VLAN4）的地址分配就如表20-7所示了。图20-5就变成了图20-6所示了，

表20-7  VLAN Aggregation主机地址划分示例

图20-6  采用VLAN聚合方案后的主机地址分配示例

    从以上可以看出，在VLAN聚合方案中，各Sub VLAN间的界线也不再是从前的子网界线了，它们可以根据其各自主机的需求数目在Super VLAN对应子网内灵活的划分地址范围。

    从表20-7中可以看到，VLAN2、VLAN3和VLAN4共用同一个子网（1.1.1.0/24）、子网缺省网关地址（1.1.1.1）和子网定向广播地址（1.1.1.255）。这样，普通VLAN实现方式中用到的其他子网号（1.1.1.16、1.1.1.24）和子网缺省网关（1.1.1.17、1.1.1.25），以及子网定向广播地址（1.1.1.15、1.1.1.23、1.1.1.27）就都可以用来作为主机IP地址使用。

    这样，3个VLAN一共需要10＋5+1＝16个地址，实际上在这个子网里就刚好分配了16个地址给（1.1.1.2～1.1.1.17）。这16个主机地址加上子网号（1.1.1.0）、子网缺省网关（1.1.1.1）和子网定向广播地址（1.1.1.255），一共用去了19个IP地址，网段内仍剩余255-19＝236的地址可以被任意Sub VLAN内的主机使用。相比之下，VLAN聚合方案节省了大量的IP地址资源。

本文转自王达博客51CTO博客，原文链接http://blog.51cto.com/winda/729941如需转载请自行联系原作者

茶乡浪子