Moderne LAN-Technologien: Virtuelle Netze und IEEE 802.1Q VLANs

Portbasierte VLAN-Definition

Der Standard geht von einer portbasierten VLAN-Definition aus. Dabei wird für jeden LAN-Port eine eindeutige VLAN-Identifikation (VLAN-ID) konfiguriert, die so genannte Port-Identifikation, PVID. Dies steht im Gegensatz zu den explizit getagten Frames, bei denen Pakete verschiedener VLANs auf einem physikalischen LAN transportiert werden können.

Genau hier unterschieden sich IEEE und die industriellen Realsierungen, die alle ein Tagging für jedes Paket vorsehen und so wesentlich komfortablere VLANs realisieren können. Das Frame-Format und die Tag-Längen wurden festgelegt. Das Tagging muss zu einer netzweit eindeutigen VLAN-Identifizierung führen, die über die gesamte Konfiguration hinweg erhalten bleibt.

Wo man schon einmal bei Verfahrenssteuerungsbits war, hat man sich darauf verständigt, auch die Priorisierungsbits von IEEE 802.1D/p in IEEE 802.1Q zu übernehmen. Frames, die infolge des Taggings die maximale Framelänge, wie sie immer im Standard definiert ist, überschreiten, dürfen nicht weitergeleitet werden. In der Praxis bedeutet dies, dass die alle Anwendungsprogramme so eingestellt werden müssen, dass sie nicht mehr das längstmögliche Frameformat benutzen, sondern sozusagen sicherheitshalber etwas darunter bleiben.

Die gesamte VLAN-Konfiguration benutzt einen gemeinsamen Spanning Tree Algorithmus. Die Implementierung eines separaten Spanning Tree je VLAN wurde verworfen. Auf der Grundlage der Funktionen von IEEE 802.1D/p wird folgendes definiert:

• der VLAN-Dienst
• ein Forwarding-Prozess für die Weiterleitung eingehender VLAN-Frames
• eine Filter-Datenbank
• erforderliche Protokolle für VLAN-Dienstleistung und Verteilung der VLAN-Information
• Management-Dienste und Operationen zur Konfiguration und Verwaltung

Daraus entstand das VLAN-Architekturmodell.

Die VLAN-ID wird per Konfiguration festgelegt und ist dann fix. Sie kann nur durch explizite Konfiguration geändert werden. Dazu sei bemerkt, dass dies den Zielen von VLANs geradezu zuwiderläuft und keinen wesentlichen Fortschritt gegenüber einfacher Brückensegmentierung bietet. Alle Hersteller, auch die mit den schwächsten VLAN-Konzepten, haben dem Kunden weit Komfortableres zu bieten.

Der Prozess zur Weiterleitung von VLAN-Frames, Forwarding-Process, wird in drei Phasen nach getrennten Regeln bearbeitet, die auch die Konvertierung von Frameformaten nach verschiedenen MAC-Verfahren beinhalten. Man unterscheidet zwischen Ingress Rules für die Behandlung eingehender Frames, Forwarding oder Filter Rules für die Weiterbearbeitung sowie Egress Rules für die Ausgabe von Paketen. 802.1Q unterteilt Geräte in VLAN-fähig und VLAN-unfähig.

Zugangsverbindungen (Access Link) sind LAN-Segmente, die nicht-VLAN-fähige Geräte, d.h. in der Regel Endgeräte, an eine VLAN-fähige Brücke anbinden. Alle Pakete auf Zugangs-Links werden als implizit getagt betrachtete und dürfen nicht explizit getagt werden. Trunk-Verbindungen koppeln verschiedene VLANs über Brücken. Alle angeschlossenen Geräte müssen VLAN-fähig sein. Alle Pakete auf Trunk-Verbindungen werden explizit getagt.

Schließlich gibt es hybride Verbindungen, mit denen VLAN- und nicht-VLAN-fähige Geräte angebunden werden. Deshalb können hier getagte und nichtgetagte Frames transportiert werden. Diese müssen dann jedoch definitiv unterschiedlichen VLANs zugeordnet sein.

Für die Verwendung von Spanning Tree wurde ein Rational verfasst. Einzelne VLANs sind nicht notwendigerweise als physisch zusammenhängend definiert anzusehen. Die Natur von VLANs ist eigentlich dynamisch und kann sich damit z.B. durch Umzüge oder durch neu eingebundene/weggefallene Geräte ändern. In jedem Fall darf ein einzelnes VLAN aber nur auf einen einzigen Spanning Tree abgebildet sein. In diesem Zusammenhang ist die Entscheidung zu treffen, ob jedes VLAN auf einen separaten Spanning Tree oder mehrere VLANs auf einen gemeinsamen Spanning Tree abgebildet werden.

Obwohl mehrere Spanning Trees Vorteile bieten, hat man sich für einen einzelnen Spanning Tree entschieden, weil es hinsichtlich der Skalierbarkeit nicht praktikabel ist, für jedes VLAN einen eigenen Spanning Tree aufzubauen und die Abbildung mehrerer VLANs auf mehrere Spanning Trees die Komplexität erheblich erhöht. Daher hat man sich auf einen einzelnen Spanning Tree festgelegt.

weiter mit: Ingress- und Egress-Regeln

(ID:2022439)