Von Hubs zu VLANs Cisco Networking Academy Program (c) Cisco Systems, Inc. 2000 Von Hubs zu VLANs.

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sCisco Networking Academy Program

(c) Cisco Systems, Inc. 2000

Von Hubs zu VLANs

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Verwenden von Hubs

• Geräte der Schicht 1• Günstig• Eingang an einem Port,

Ausgang an den anderen Ports• Eine Kollisionsdomäne• Eine Broadcast-Domäne

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Diese Lösung eignet sich gut für kleine Workgroups, bei größeren Workgroups oder hohem Datenaufkommen ist sie jedoch nicht mehr optimal.

Hub 1

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.1.22255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

172.30.1.24255.255.255.0

Ein HubŸEin Netzwerk (normalerweise IP-Netzwerkadresse)Ÿ Eine KollisionsdomäneŸ Eine Broadcast-Domäne

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• Was wäre, wenn sich die Computer in zwei verschiedenen Subnetzen befänden? Könnten sie innerhalb des eigenen Subnetzes miteinander kommunizieren? Ja Und zwischen den Subnetzen? Nein. Dafür benötigen sie einen Router.

Ein Hub - Zwei SubnetzeŸ Zwei SubnetzeŸ Eine KollisionsdomäneŸ Eine Broadcast-Domäne

Hub 1

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.1.22 172.30.1.23

172.30.1.24255.255.255.0

255.255.255.0 255.255.255.0

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• Gleiche Situation wie vorher, jedoch mit Schwerpunkt auf dem Netzwerk.

Alle HubsŸ Eine NetzwerkadresseŸ Eine KollisionsdomäneŸ Eine Broadcast-Domäne

Hub 1

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.1.22255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

Hub 2

172.30.1.24255.255.255.0

172.30.1.25255.255.255.0

172.30.1.26255.255.255.0

172.30.1.27255.255.255.0

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Verwenden von Switches

• Geräte der Schicht 2• Moderate Kosten für übliche Access-Switches,

leistungsfähige Geräte können allerdings sehr teuer sein.

• Filterung auf Schicht 2 basiert auf Ziel-MAC-Adressen und Quelladress-Tabelle

• Eine Kollisionsdomäne pro Port• Eine Broadcast-Domäne

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Netzwerk mit Switch und HubŸ Ein NetzwerkŸ Mehrere Kollisionsdomänen

Ÿ Eine pro Switch-PortŸ Eine für den ganzen Hub

Ÿ Eine Broadcast-Domäne

Hub

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.1.22255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

172.30.1.24255.255.255.0

172.30.1.25255.255.255.0

172.30.1.26255.255.255.0

172.30.1.27255.255.255.0

Zwei virtuelle Verbindungen: (vollständig gelernte Adresstabellen)

Datenverkehr von 172.30.1.24 nach 172.30.1.25

und von 172.30.1.26 nach 172.30.1.27

Switch

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Hub

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.1.22255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

Switch

172.30.1.24255.255.255.0

172.30.1.25255.255.255.0

172.30.1.26255.255.255.0

172.30.1.27255.255.255.0

Im Gegensatz zum Hub:

Datenverkehr von 172.30.1.21 nach 172.30.1.22

und von 172.30.1.23 nach 172.30.1.24

Kollision!

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Hub

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.1.22255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

Switch

172.30.1.24255.255.255.0

172.30.1.25255.255.255.0

172.30.1.26255.255.255.0

172.30.1.27255.255.255.0

Kollisionen und Switches:

Was geschieht, wenn zwei Geräte an einem Switch Daten an ein anderes Gerät am Switch senden?

172.30.1.24 zu 172.30.1.25 und 172.30.1.26 zu 172.30.1.25

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Hub

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.1.22255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

172.30.1.24255.255.255.0

172.30.1.25255.255.255.0

172.30.1.26255.255.255.0

172.30.1.27255.255.255.0

Der Switch behält die Frames im Zwischenspeicher und wickelt den Datenverkehr für Host 172.30.1.25 über eine Warteschlange ab. Das bedeutet, dass die sendenden Hosts nichts von den Kollisionen bemerken und die Frames nicht noch einmal senden müssen.

Frames im Zwischenspeicher

Switch

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Andere Switching-Funktionen

Wiederholung• Asymmetrische Ports: 10 Mbit/s und 100 Mbit/s• Vollduplex-Ports• Cut-through-Switching und Store-and-Forward-

Switching

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Ports, über die Switches mit Servern kommunizieren, sollte man für höhere Bandbreite (100 Mbit/s) und Vollduplex-Betrieb vorsehen.

Komplett geswitchtes NetzwerkŸ Ein Netzwerk

Ÿ Mehrere Kollisionsdomänen

Ÿ Eine pro Switch-Port


Switch 1

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.1.22255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

Switch 2

172.30.1.25255.255.255.0

172.30.1.26255.255.255.0

172.30.1.27255.255.255.0

172.30.1.28255.255.255.0172.30.1.24

255.255.255.0

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Einführung von mehreren Subnetzen/Netzwerken ohne Router

• Switches sind Geräte der Schicht 2• Router sind Geräte der Schicht 3• Daten zwischen Subnetzen/Netzwerken müssen

über einen Router geleitet werden.

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Komplett geswitchtes Netzwerk - Zwei Netzwerke

Ÿ Zwei SubnetzeŸ Mehrere Kollisionsdomänen

Ÿ Eine pro Switch-PortŸ Eine Broadcast-Domäne

Switch 1

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.2.10255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

Switch 2

172.30.1.25255.255.255.0

172.30.2.14255.255.255.0

172.30.1.27255.255.255.0

172.30.2.16255.255.255.0172.30.2.12

255.255.255.0

Ein geswitchtes Netzwerk mit zwei Subnetzen:

Worauf kommt es an? Können Daten innerhalb des Subnetzes transportiert werden? Ja Können Daten zwischen den Subnetzen transportiert werden? Nein. Dafür benötigen sie einen Router. Was geschieht mit einem Broadcast der Schicht 2, wie einer ARP-Anfrage?

ARP-Anfrage

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Komplett geswitchtes Netzwerk - Zwei Netzwerke

Ÿ Zwei SubnetzeŸ Mehrere Kollisionsdomänen

Ÿ Eine pro Switch-PortŸ Eine Broadcast-Domäne

Switch 1

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.2.10255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

Switch 2

172.30.1.25255.255.255.0

172.30.2.14255.255.255.0

172.30.1.27255.255.255.0

172.30.2.16255.255.255.0172.30.2.12

255.255.255.0

Alle Geräte sehen die ARP-Anfrage. Eine Broadcast-Domäne bedeutet, die Switches senden die Broadcasts über alle Ports, außer den Eingangs-Port. Die in der ARP-Anfrage enthaltenen Informationen der Schicht 3 sind den Switches unbekannt. Dafür werden Bandbreite im Netzwerk und Verarbeitungszeit in den Hosts benötigt.

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Eine Lösungsmöglichkeit:

Trennen Sie die Subnetze physikalisch. Die Daten können aber immer noch nicht zwischen den Subnetzen übertragen werden. Wie kann erreicht werden, dass die Daten zwischen den beiden Subnetzen transportiert werden?

Zwei geswitchte NetzwerkeŸ Zwei SubnetzeŸ Mehrere Kollisionsdomänen

Ÿ Eine pro Switch-PortŸ Zwei Broadcast-Domänen

Switch 1

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

172.30.1.25255.255.255.0

Switch 2

172.30.2.10255.255.255.0

172.30.2.12255.255.255.0

172.30.2.14255.255.255.0

172.30.2.16255.255.255.0172.30.1.26

255.255.255.0

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Einführung von mehreren Subnetzen/Netzwerken ohne Router

• Switches sind Geräte der Schicht 2• Router sind Geräte der Schicht 3• Daten zwischen Subnetzen/Netzwerken

müssen über einen Router geleitet werden.

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Geroutete NetzwerkeŸ Zwei SubnetzeŸ Mehrere Kollisionsdomänen

Ÿ Eine pro Switch-PortŸKommunikation zwischen Subnetzen

Switch 1

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

172.30.1.25255.255.255.0

Switch 2

172.30.2.10255.255.255.0

172.30.2.12255.255.255.0

172.30.2.14255.255.255.0

172.30.2.16255.255.255.0172.30.1.26

255.255.255.0

Router

172.30.1.1255.255.255.0

172.30.2.1255.255.255.0

Geroutetes Netzwerk:

Zwei separate Broadcast-Domänen, weil der Router die Broadcasts der Schicht 2, wie ARP-Anfragen, nicht weiterleitet.

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Switches mit mehreren Subnetzen

• Bis jetzt sollte alles eine Wiederholung für Sie gewesen sein.

• Jetzt wollen wir uns anschauen, was geschieht, wenn es zwei Subnetze an einem Switch gibt und Daten zwischen den beiden Subnetzen geroutet werden sollen.

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Geroutete NetzwerkeŸ Zwei Subnetze

Ÿ Kommunikation zwischen Subnetzen

Switch 1

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.2.10255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

172.30.2.12255.255.255.0

Router172.30.1.1

172.30.2.1 sekundär255.255.255.0

Router-on-a-stick:Wenn nur eine Schnittstelle zum Routen von Daten zwischen Subnetzen oder Netzwerken verwendet wird, nennt man das Router-on-a-stick. Um der Schnittstelle mehrere IP-Adressen zuzuweisen, müssen Sie sekundäre Adressen oder Subschnittstellen verwenden.

Schnittstelle E0

IP-Adresse 172.30.1.1 255.255.255.0

IP-Adresse 172.30.2.1 255.255.255.0 sekundär

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Router-on-a-stickVorteile• Hilfreich, wenn es nur eine begrenzte Anzahl an

Ethernet-Schnittstellen am Router gibt.

Nachteile• Da es nur eine Verbindung zwischen mehreren

Subnetzen gibt, wird der Verkehr für mehrere Subnetze über eine Verbindung geleitet.

• Stellen Sie sicher, dass diese Verbindung den Verkehr bewältigen kann. Sie sollten eine Hochgeschwindigkeitsverbindung (100 Mbit/s) und Vollduplex verwenden.

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Zusammenfassung1. Denken Sie daran, das richtige Standard-

Gateway für die einzelnen Hosts zu verwenden.• 172.30.1.0-Hosts - Standard-Gateway ist

172.30.1.1• 172.30.2.0-Hosts - Standard-Gateway ist

172.30.2.1

2. Der Router wird dennoch zum Routen zwischen Subnetzen verwendet, deshalb benötigen Sie:

Router (config)# router rip

Router (config-router)# network 172.30.0.0

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Geroutete Netzwerke

Ÿ Zwei Subnetze


172.30.1.21255.255.255.0

172.30.2.10255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

172.30.2.12255.255.255.0

Router172.30.1.1255.255.255.0

172.30.2.1255.255.255.0

Mehrere Schnittstellen:

Es können zwei Ethernet-Router-Ports statt nur einem verwendet werden. Dies kann jedoch schwierig werden, wenn es nicht genügend Ethernet-Ports am Router gibt.

E0 E1

Switch 1

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Ein Switch - zwei Subnetze:Gute Nachrichten: Daten können zwischen Subnetzen transportiert werden, und wir haben zwei separate Broadcast-Domänen. Schlechte Nachrichten: Die Hosts befinden sich in verschiedenen Subnetzen, aber in einer Broadcast-Domäne der Schicht 2.

Geroutete Netzwerke

Ÿ Zwei Subnetze


Switch 1

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.2.10255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

172.30.2.12255.255.255.0

Router 172.30.1.1172.30.2.1 sekundär255.255.255.0

ARP-Anfrage

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Eine ARP-Anfrage von 172.30.1.21 für 172.30.1.23 kann dennoch von allen Hosts am Switch gesehen werden. Der Switch ist ein Gerät der Schicht 2, das Broadcast-Verkehr über alle Ports sendet, außer den Eingangs-Port.

Geroutete Netzwerke

Ÿ Zwei SubnetzeŸKommunikation zwischen Subnetzen

Switch 1

172.30.1.21

172.30.2.10255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

172.30.2.12255.255.255.0

Router 172.30.1.1172.30.2.1 sekundär

255.255.255.0

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Einführung von VLANs

• VLANs bringen separate Broadcast-Domänenmit sich.

• Router werden benötigt, um Informationen zwischen verschiedenen VLANs zu übertragen.

• VLANs sind nicht unbedingt erforderlich, um separate Subnetze in einem geswitchten Netzwerk verwenden zu können. Sie bieten jedoch mehr Vorteile, beispielsweise im Zusammenhang mit Broadcasts auf der Schicht 2.

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Zwei VLANsŸ Zwei Subnetze

Switch 1

172.30.1.21255.255.255.0

VLAN 1

172.30.2.10255.255.255.0

VLAN 2

172.30.1.23255.255.255.0

VLAN 1

172.30.2.12255.255.255.0

VLAN 2

Steuerung von Schicht-2-Broadcasts:

Eine ARP-Anfrage von 172.30.1.21 für 172.30.1.23 kann nur von den Hosts in diesem VLAN gesehen werden. Der Switch sendet Broadcast-Verkehr nur über die Ports, die dem jeweiligen VLAN angehören, in diesem Fall VLAN 1.

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Port-zentrische VLAN-Switches

Denken Sie daran, dass es zu Ihren Aufgaben als Netzwerkadministrator gehört, Switch-Ports dem richtigen VLAN zuzuweisen. Diese Zuweisung erfolgt nur am Switch und nicht am Host. Hinweis: In den folgenden Diagrammen wird das VLAN unter dem Host angezeigt, es wird aber eigentlich im Switch zugewiesen.

1 2 3 4 5 6 .1 2 1 2 2 1 .

PortVLAN

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Catalyst 1900 - VLAN-Zugehörigkeitskonfiguration

[M] Zugehörigkeitstyp [V] VLAN-Zuweisung[R] Dynamische Zugehörigkeit neu bestätigen [X] Zurück zum vorherigen MenüAuswahl eingeben:

Port VLAN Zugehörigkeitstyp

1 1 Statisch

2 2 Statisch

3 1 Statisch

4 2 Statisch

5 2 Statisch

6 1 Statisch

7 1 Statisch

8 1 Statisch

9 1 Statisch

10 1 Statisch

11 1 Statisch

12 2 Statisch

AUI 1 Statisch

A 1 Statisch

B 1 Statisch

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Steuerung von Schicht-2-Broadcasts:

Ohne VLANskönnte die ARP-Anfrage von allen Hosts gesehen werden. Dadurch würde wieder unnötig Netzwerkbandbreite und Rechenzeit verschwendet.

Keine VLANs

ŸWie bei einem einzelnen VLAN

ŸZwei Subnetze

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.2.10255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

172.30.2.12255.255.255.0

Switch 1

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Switch 1

172.30.1.21255.255.255.0

VLAN 1

172.30.2.10255.255.255.0

VLAN 2

172.30.1.23255.255.255.0

VLAN 1

172.30.2.12255.255.255.0

VLAN 2

Mit VLANs:

Daten werden nur innerhalb des VLANs übertragen. Zur Erinnerung: Switches sind Geräte der Schicht 2, die Datenverkehr nur innerhalb des VLANs weiterleiten können.

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1 2 3 4 5 6 .1 2 1 2 2 1 .

PortVLAN

Switch-Port: VLAN-ID

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Switch 1

172.30.1.21255.255.255.0

VLAN 1

172.30.2.10255.255.255.0

VLAN 2

172.30.1.23255.255.255.0

VLAN 1

172.30.2.12255.255.255.0

VLAN 2

Mit VLANs:

Ein Switch kann Daten nicht zwischen verschiedenen VLANs transportieren. Beispiel: Daten von 172.30.1.21 nach 172.30.2.12

X Switch-Port: VLAN-ID

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Zusammenfassung

1. Zur Erinnerung: VLAN-IDs (Nummern) werden dem Switch-Port und nicht dem Host zugewiesen. (Port-zentrische VLAN-Switches)

2. Stellen Sie sicher, dass alle Hosts in einem Subnetz demselben VLAN angehören. Andernfalls treten

Probleme auf.

Hosts in Subnetz 172.30.1.0/24 - VLAN 1

Hosts in Subnetz 172.30.2.0/24 - VLAN 2

usw.

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Routing und VLANs

• Im vorherigen Beispiel konnten die Daten zwar innerhalb eines VLANs, jedoch nicht zwischen verschiedenen VLANs weitergeleitet werden.

• So wie bei den Subnetzen benötigen Sie einen Router, um Informationen zwischen verschiedenen VLANs zu routen.

• Der Vorteil ist, dass der Switch den Broadcast-Verkehr nur innerhalb des VLANs verbreitet.

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Router

VLANsŸ Zwei SubnetzeŸ Kommunikation zwischen VLANsŸHINWEIS : VLANs werden nur den

Ports zugewiesen

172.30.1.21255.255.255.0

VLAN 1

172.30.2.10255.255.255.0

VLAN 2

172.30.1.23255.255.255.0

VLAN 1

172.30.2.12255.255.255.0

VLAN 2

172.30.1.1255.255.255.0

VLAN 1

172.30.2.1255.255.255.0

VLAN 2

Daten zwischen den VLANs werden über den Router weitergeleitet. Daten von 172.30.1.21 zu 172.30.2.12

Switch 1

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Zusammenfassung1. Denken Sie daran, das richtige Standard-Gateway für die

einzelnen Hosts zu verwenden.• 172.30.1.0-Hosts - Standard-Gateway ist 172.30.1.1• 172.30.2.0-Hosts - Standard-Gateway ist 172.30.2.1

2. Der Router wird dennoch zum Routen zwischen Subnetzen verwendet, deshalb benötigen Sie:

Router (config)# router rip

Router (config-router)# network 172.30.0.0

3. Die Switch-Ports zum Router müssen die entsprechende VLAN-ID des Subnetzes aufweisen.

Der Switch-Port zu 172.30.1.1 muss in VLAN 1 sein.

Der Switch-Port zu 172.30.2.1 muss in VLAN 2 sein.

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Switch-Port: VLAN-ID

Router

172.30.1.1255.255.255.0

(VLAN 1)

172.30.2.1255.255.255.0

(VLAN 2)

(Die VLAN-ID wird nicht im Router festgelegt.)

Vo

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Worin liegt der Unterschied?

• Einer der wichtigsten Unterschiede zwischen Subnetzen mit VLANs und Subnetzen ohne VLANs in geswitchten Netzwerken ist der, dass VLANs eine Begrenzung von Broadcasts der Schicht 2 ermöglichen.

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Hier ein Beispiel für eine ARP-Anfrage ohne VLANs.

Geroutete NetzwerkeŸ Zwei SubnetzeŸKommunikation zwischen Subnetzen

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.2.10255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

172.30.2.12255.255.255.0

Router172.30.1.1

255.255.255.0172.30.2.1

255.255.255.0

ARP-Anfrage

Switch 1

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Hier ein Beispiel für eine ARP-Anfrage mit VLANs. Beachten Sie, dass der Broadcast auf das VLAN beschränkt ist, aus dem er kam, in diesem Fall VLAN 1.

VLANsŸ Zwei SubnetzeŸ Kommunikation zwischen VLANsŸHINWEIS : VLANs werden nur den

Ports zugewiesen

172.30.1.21255.255.255.0

VLAN 1

172.30.2.10255.255.255.0

VLAN 2

172.30.1.23255.255.255.0

VLAN 1

172.30.2.12255.255.255.0

VLAN 2

Router172.30.1.1

255.255.255.0VLAN 1

172.30.2.1255.255.255.0

VLAN 2

ARP-Anfrage

Switch 1

Vo

n H

ub

s zu

VL

AN



• Kann ich die Router-on-a-stick-Methode mit mehreren VLANs verwenden?

• Können Sie mir noch einmal erklären, was Router-on-a-stick genau ist?

Vo

n H

ub

s zu

VL

AN



Geroutete NetzwerkeŸ Zwei SubnetzeŸ Kommunikation zwischen Subnetzen

172.30.1.21255.255.255.0

172.30.2.10255.255.255.0

172.30.1.23255.255.255.0

172.30.2.12255.255.255.0

Router 172.30.1.1172.30.2.1 sekundär

255.255.255.0

Was ist Router-on-a-stick?Wenn nur eine Schnittstelle zum Routen von Daten zwischen Subnetzen oder Netzwerken verwendet wird, nennt man das Router-on-a-stick. Um der Schnittstelle mehrere IP-Adressen zuzuweisen, müssen Sie sekundäre Adressen oder Subschnittstellen verwenden.

Schnittstelle E0

IP-Adresse 172.30.1.1 255.255.255.0

IP-Adresse 172.30.2.1 255.255.255.0 sekundär

Switch 1

Vo

n H

ub

s zu

VL

AN



Bei Verwendung der Router-on-a-stick-Methode ist ISL- oder 802.1Q-Trunking erforderlich. Im nächsten Abschnitt werden Tagging und Trunking beschrieben.

VLANsŸ Zwei SubnetzeŸKommunikation zwischen VLANs mithilfe von TrunkingŸHINWEIS : VLANs werden nur den Ports zugewiesen

172.30.1.21255.255.255.0

VLAN 1

172.30.2.10255.255.255.0

VLAN 2

172.30.1.23255.255.255.0

VLAN 1

172.30.2.12255.255.255.0

VLAN 2

Router

172.30.1.1172.30.2.1 sekundär

255.255.255.0ISL- oder 802.1Q-Trunking

Switch 1

ISL- oder 802.1Q-Trunking

Vo

n H

ub

s zu

VL

AN



Switches ohne Tagging

• Zuerst sehen wir uns an, wie mehrere VLANs mit Switches verbunden sind, die ohne Tagging arbeiten.

Vo

n H

ub

s zu

VL

AN



100BaseT-Ports

Port 1 = VLAN 1 & Port 2 = VLAN 2

Moe

Larry

VLAN 1: Port 1 an Switch Moe ist verbunden mit Port 1 an Switch Larry.

VLAN 2: Port 2 an Switch Moe ist verbunden mit Port 2 an Switch Larry.

Switches ohne Tagging

Für jedes VLAN muss es eine Verbindung zwischen den beiden Switches geben. Eine Verbindung pro VLAN. Stellen Sie sicher, dass die Switch-Ports an den Switches für das richtige VLAN konfiguriert sind.

1 2

1 2

Port 1 = VLAN 1 & Port 2 = VLAN 2

Vo

n H

ub

s zu

VL

AN



Vorteile• Jedes VLAN besitzt eine eigene dedizierte

Verbindung mit individueller Bandbreite.

Nachteile• Für jedes VLAN ist eine separate Verbindung

erforderlich. Unter Umständen sind am Switch nicht genügend Ports für die verschiedenen VLANs vorhanden.

Von Hubs zu VLANs Cisco Networking Academy Program (c) Cisco Systems, Inc. 2000 Von Hubs zu VLANs.

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