[네트워크 기초] 16. VLAN(Virtual LAN)

VLAN (Virtual LAN)

한 대의 스위치를 마치 여러 대의 분리된 스위치처럼 사용하고, 여러 개의 네트워크 정보를 하나의 포트로 전송이 가능하다.

① 가상랜을 구성하면 라우터 포트 절약, 스위치 절약을 할 수 있다.

② 스위치의 한 포트로 여러 네트워크 정보를 보낼 수 있다. (트렁킹)

③ 가상랜으로 여러 네트워크를 구성했을 때, 반드시 라우터를 거쳐야만 다른 VLAN 네트워크와 통신이 가능하다. (VLAN 간의 통신은 라우터를 거쳐야 가능하다.)

라우터 없이 VLAN1 X VLAN2, VLAN2 X VLAN3 통신 불가

④ 하나의 스위치로 여러 네트워크를 구성할 수 있다. (= 브로드캐스트 도메인을 나눌 수 있다.)

⑤ 같은 VLAN 끼리는 스위치를 건너서 통신이 가능하다. (트렁킹 포트를 통해서)

ex) VLAN1 - VLAN1, VLAN2 - VLAN2

트렁크 포트 (Trunk Port)

하나의 포트를 통해 서로 다른 여러 개의 VLAN을 전송
VLAN 정보 또한 전송 (어느 VLAN에 속한 패킷인지 목적지에서 구분 가능)

Static VLAN

일반적인 방식.
스위치의 각 포트들을 원한는 VLAN에 하나씩 배정해주면 된다.

Dynamic VLAN

대형 스위치에서 기능 제공
그 포트에 접속하는 맥 어드레스를 보고, 그 주소에 따라 VLAN을 배정

※ 장비가 스위치 포트에 접속하기 전까지는 스위치의 포트에 VLAN이 세팅되어 있지 않다.

※ VMPS (VLAN Membership Policy Server)

Primary : 주 서버
백업 : 주 서버 사망 시 사용

※ TFTP 서버 : 맥 어드레스와 이에 해당하는 VLAN 정보를 가진 FTP 서버

① 장비가 스위치에 접속되면 맥 어드레스를 비운다.

② 배운 맥 어드레스를 VMPS 서버로 보낸다.

③ VMPS 서버는 DB(TFTP서버)를 뒤져서 맥 어드레스에 해당하는 VLAN 값을 찾은 후 해당 스위치에 넘겨준다.

④ 전달받은 스위치는 그 값으로 세팅한다.

VTP (VLAN Trunking Protocol)

트렁킹 (Trunking)

각 스위치의 여러 개의 VLAN 정보를 하나의 포트(링크)를 통해 한 번에 전달. => VLAN 별로 이름표를 태깅하여 전달
VLAN 마다 각 링크를 만들어줘야 하지만 그렇게 되면 너무 많은 링크를 필요로 함

트렁킹 방식

IEEE 802.1Q (Dot1Q)

트렁킹의 표준 프로토콜
네이티브 VLAN (Native VLAN) 지원
- 이름표를 붙이지 않음 (Untagged 트래픽)
- 패킷에 VLAN 정보를 붙이지 않고 전송
- 모든 스위치 네트워크에서 유일하게 한 개의 VLAN만을 세팅 가능

ISL (Inter-Switch Link)

시스코 장비 전용, 비표준 프로토콜
네이티브 VLAN 미지원 => 모든 패킷에 VLAN 정보 태깅

※ VTP Advertisement를 주고 받을 수 있는 트렁킹의 종류 : ISL 링크, IEEE 802.1Q 링크, LAN Emulation(LANE) 링크

VTP

시스코 장비 전용 프로토콜
스위치들 간에 VLAN 정보를 서로 주고 받아서 VLAN 정보를 항상 일치시켜줌

=> 새로운 VLAN을 추가하거나 제거할 때, 각 스위치에 접속해서 하나하나 작업해야 한다.

=> VTP서버에서 한 번만 VLAN 정보를 설정해도 VTP 서버는 다른 스위치와의 트렁크 링크를 통해서 VLAN 정보를 자동으로 업데이트 한다.

* VTP 도메인 이름은 VLAN을 새로 만들거나 변경하기 전에 꼭 먼저 만들어줘야 함.

* VTP 메시지는 트렁크 포트로만 이동한다.

VTP 모드

VTP 서버 모드

VLAN 생성, 삭제, 이름변경 가능
VTP 도메인 내 스위치들에게 VTP 도메인 이름과 VLAN 구성, Configuration Revision 넘버를 전달해 줄 수 있다.
VTP 도메인에 대한 모든 VLAN 정보를 NVRAM에서 관리한다. (NVRAM : 비휘발성 RAM으로 전원이 꺼져도 저장된 정보를 잃지 않도록 설계된 메모리)

VTP 클라이언트 모드

VLAN 생성, 삭제, 이름변경 불가능
VTP 서버가 전달해준 VLAN 정보를 받고, 자기와 연결된 다른 쪽 스위치에 전달하는 것만 가능
NVRAM에 저장 안함. (스위치 리부팅 시 VLAN 정보를 잃고, VTP 서버로부터 다시 받아야함)

VTP 트랜스페어런트 모드 (Transparent Mode)

VTP 도메인 영역 안에 있지만 서버로부터 받은 정보를 자신의 VLAN을 업데이트 하거나 자신의 VLAN을 업데이트 한 정보를 다른 스위치에 전달하지 않는다.
서버로부터 받은 메시지를 연결된 다른 스위치로 전달하거나 연결된 다른 스위치 쪽에서 서버쪽으로 가는 VTP 메시지를 전달만 해준다.
VLAN 생성 및 삭제 가능 (단, 자기만 알고 있음)
NVRAM에 저장
주로 로컬 스위치에서만 사용할 VLAN을 가진 스위치에 사용

VTP 메시지

Summary Advertisement

VTP 서버가 연결되어 있는 스위치로 5분마다 한 번씩 전달한다.
자신이 관리하는 VTP 도메인의 구성에 대한 Revision 넘버를 보낸다.
- 스위치들은 Revision를 보고 자신의 VLAN 정보가 최신버전인지 판단한다.
VLAN 구성에 변화가 생겼을 때, 5분을 기다리지 않고 즉시 전달한다.

Subset Advertisement

VLAN의 구성이 변경되었을 때나 VTP 클라이언트로부터 Advertisement Request를 받았을 때, 전송된다.
실제 VLAN 정보는 이 Subset Advertisement에 저장되어 전달된다.

Advertisement Reqeust

클라이언트 VTP서버에 Summary Advertisement와 Subset Advertisement를 요청하는 용도로 사용된다.
클라이언트는 자신의 Revision Number보다 더 높은 Revision Number를 가진 Summary Advertisement를 전달 받거나, VTP 도메인 이름이 바뀌거나, Subset Advertisement를 잃어버렸거나, 스위치가 리셋되었을 때, VTP 서버로 보낸다.

초기의 스위치 상태

=> VTP Domain Name X, VTP Mode = Server(Default), Revision Number = 0, VLAN = 1 (Default)

VTP 서버와 클라이언트

① 스위치 A는 VTP 서버 모드이고, 도메인을 Cisco로 주었다.

VLAN 2, 3, 4를 추가했다. (Config Revision이 3으로 변경됨)

*Config Revision 값은 VLAN이 새로 만들어지거나 지워질 경우 1씩 추가된다.

② VTP 서버인 스위치 A는 B와 C에게 Summary Advertisement 메시지를 보낸다.

③ B는 VTP 도메인 이름을 Cisco로 변경하고 Config Revision 넘버를 비교한다.

자신의 Revision Number 0보다 높은 3이 들어 왔으니, A에게 Advertisement Request를 보낸다.

④ A는 B에게 Summary Advertisement와 Subset Advertisement를 보낸다.

⑤ B는 Subset Advertisement를 받고 VLAN 2,3,4를 추가하고 Configurartion Revision을 3으로 변경한다.

스위치 B와 A간의 VLAN 정보 일치 (Syncronization, Sync(싱크))

결론

① VTP 서버는 트렁크로 연결된 스위치에 5분마다 Summary Advertisement를 보낸다.

② VTP 클라이언트는 VTP 서버로부터 받은 Configuration Revision Number를 보고 업데이트 체크.

③ VTP 서버와 VTP 클라이언트는 VLAN 정보를 일치시킨다. => 싱크

VTP 트랜스페어런트

① VTP 서버인 A는 B와 C에 Summary Advertisement를 전송한다.

② C는 트랜스페어런트 모드이기 때문에 VTP 도메인 이름과 Configuration Number를 받았지만, C는 이 메시지를 자신의 VLAN 정보에 반영하지 않는다. D로 보내준다.

③ C는 자신의 도메인 이름을 Cisco로 설정하고 VLAN 10과 20을 추가했다.

이 정보는 어떤 스위치로도 전송하지 않는다.

* 트랜스페어런트 모드의 Configuration Revision Number는 언제나 0이다.

결론

① 트랜스페어런트 모드는 VTP 서버로부터 받은 Summary Advertisement 메시지는 자신의 VLAN 정보에 반영하지 않고 다른 스위치로 전달한다. (릴레이 역할)

② 트랜스페어런트 모드에서는 VTP Domain Name을 지정해줘야하고 VLAN 정보를 추가하거나 삭제할 수 있다. 다른 스위치에는 이 정보를 보내지 않는다.

VTP Pruning

트렁크로 이동하는 VLAN 트래픽 중에서 갈 필요가 없는 트렁크 쪽으로 트래픽이 흘러갈 경우 그 부분을 가지친다.

* 스위치 A~G 모든 스위치는 VLAN으로 세팅되어 있고, 스위치들 끼리는 트렁크로 연결되어 있다. VLAN5는 A와 F만 설정되어 있다.

① 스위치 F에 연결된 PC에서 브로드캐스트 발생!

<VTP 프루닝이 설정되지 않은 경우>

이 브로드캐스트는 트렁크를 통해서 모든 스위치로 전달된다.
스위치 A를 제외한 모든 스위치는 VLAN5에 속한 포트가 없기 때문에, 이 브로드캐스트를 버리지만, 트렁크의 대역폭은 소비되었다.

<VTP 프루닝이 설정된 경우>

트렁크로 전달되는 트래픽을 보고 해당 경로로 갈 필요가 있는지 확인한다.
VLAN5를 가지고 있는 스위치 쪽만 길을 열고, 아닌 길은 가지치기 한다.

결론

VTP Pruning은 가지고 있지 않은 VLAN 정보에 대한 트래픽은 비록 모든 VLAN을 전송해주는 트렁크라고 하더라도 받지 않는다. => 트렁크 대역폭 절약

VLAN 구성하기

* 스위치의 IP 세팅은 VLAN1에 한다. => VLAN1은 메니지먼트 VLAN 역할을 함.

Switch(config)# vtp domain cisco   // VTP Domain 설정 (VLAN을 만들거나 삭제하기 전 먼저 해야할 작업)
Changing VTP domain name from NULL to cisco
Switch(config)# vtp mode server    // VTP 서버모드 적용 (server, client, transparent)
Setting device to VTP SERVER mode
Switch(config)# do show vtp status // VTP 구성 확인 (Config모드에서 do를 사용하면 프리빌리지모드 명령어 사용 가능)
VTP Version: 2
Configure Revision: 0
...
VTP Operating Mode: Server
VTP Domain Name: cisco
...
Configuration last modified by 0.0.0.0 at 3-1-93 00:46:05
Switch(config)# int fa0/1
Switch(config-if)# switchport mode trunk // 트렁크 포트로 세팅 (서로 포트가 같아야 통신 가능)
-------Cat2550은 Dot1Q만 사용 가능---------------------------------------------------------
-------Cat3550은 encapsulation 명령어를 통해 dot1Q와 ISL을 설정 가능------------------------
Cat3550(config-if)# switchport trunk encapsulation [dot1q | isl | negotiate]
// dot1q : IEEE 802.1Q, isl : ISL, negotiate : 상대방 모드에 맞춤

Switch(config-if)# exit
Switch(config)# do show interface fa0/1 switchport // 포트 설정 상태
Name: Fa0/1
Switchport: Enabled
Administrative mode: trunk    // trunk 모드 세팅
Operational Trunking Encapsulation: dot1q  // IEEE 802.1Q
...
Trunking Native Mode VLAN: 1(default)   // Native VLAN 1
...
Switch(config)# do show interface trunk   // 스위치 전체에서 트렁크로 세팅된 포트에 대한 상태
Port        Mode        Encapsulation       Status        Native     Vlan
Fa0/1       on          802.1q              trunking        1
Switch(config)# do show vlan   // VLAN 구성 상태
VLAN              Name                Status                  Ports
------------------------------------------------------------------------
1                 default             active                  Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4, Fa0/5, // 디폴트 상태(모든 포트는 VLAN 1 소속)
                                                              ...
                                                              Fa0/22, Fa0/23, Fa0/24  // Fa0/1은 트렁크로 세팅되어 보이지 않음
1002              fddi-default        active
...
1005              trnet-default       active

VLAN  Type  SAID    MTU   parent RingNo BrdigeNo stp BridgeMode Trans1 Trans2  
-----------------------------------------------------------------------------
1     enet  100001  1500    -      -       -      -     -          0      0
...
1005  trnet 101005  1500    -      -       -      -     -          0      0

Switch(config)# do show interface status  // 각 포트의 상태
port    Name    Status      Vlan     Duplex     Speed     Type
----------------------------------------------------------------
Fa0/1           Connected   trunk    Half       10        100BaseTx/FX  // Duplex와 Speed는 전에 세팅한 값이다.
Fa0/2           Connected     1      A-Full     A-100     100BaseTx/FX
Fa0/3           notConnect    1      Auto       Auto      100BaseTx/FX
...
Fa0/24          notConnect    1      Auto       Auto      100BaseTx/FX
Switch(config)# do show vtp status 
...
Maximum VLANs Supported locally: 64  //2950 VLAN을 64개 구성할 수 있고, 3550은 최대 1,005개의 VLAN을 만들 수 있다.
Number of existing VLANs: 6
Switch(config)# vlan 2  // (config-VLAN 모드) 2번 VLAN 추가 및 설정
--------------설정 방법 #1----------------------------------------
Switch(config-vlan)# name CCNA
Switch(config-vlan)# exit
--------------설정 방법 #2(VLAN Configuration 모드 CatOS시절 방법 Catalyst 2900)--------
Switch# vlan database
Switch(vlan)# vlan 2 name CCNA
VLAN 2 added:
     Name: CCNA
Switch(vlan)# exit
APPLY Completed
Exiting....
---------------------------------------------------------------------------------------
Switch(config)# do show vlan
VLAN              Name                Status                  Ports
------------------------------------------------------------------------
1                 default             active                  Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4, Fa0/5,
                                                              ...
                                                              Fa0/22, Fa0/23, Fa0/24
2                 CCNA                active   // 새로운 VLAN 2 CCNA 생성확인
...
-------------VLAN 삭제 방법 #1-----------------------------------------------------------
Switch(config)# no vlan 2  // VLAN 2 삭제
-------------VLAN 삭제 방법 #2 (VLAN Configuration 모드 CatOS시절 방법 Catalyst 2900)-----
Switch# vlan database
Switch(vlan)# no vlan 2
Deleting VLAN 2 ...
Switch(vlan)# exit
APPLY Completed
Exiting....
----------------------------------------------------------------------------------------

Switch(config)# do show vlan
VLAN      Name         Status     Ports
----------------------------------------------
1         default      active     Fa0/2...
...
1002      fddi-default active
...
Switch(config)# do show vtp status
Configuration Revision: 3   // vlan을 만들고 지우는 횟수 (2번 VLAN 생성, 이름 변경 및 삭제)
Switch(config)# int fa0/5
-----------VLAN 2를 생성하고 이름을 CCNA로 지정한 후 진행----------------------------------
Switch(config-if)# switchport access vlan 2 //switchport access vlan [vlan number | dynamic] // vlan number를 주면 static VLAN 아니면 Dynamic VLAN
Switch(config-if)#^Z  // Ctrl + z
Switch# show vlan brief
VLAN              Name                Status                  Ports
------------------------------------------------------------------------
1                 default             active                  Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4, Fa0/6,
                                                              ...
                                                              Fa0/22, Fa0/23, Fa0/24
2                 CCNA                active                  Fa0/5  // VLAN 2에 Fa0/5 등록
...
Switch# show vlan id 2  // vlan 2의 상태만 표시
VLAN              Name                Status                  Ports
------------------------------------------------------------------------
2                 CCNA                active                  Fa0/5
VLAN    Type     SAID    MTU   parent RingNo BridgeNo stp BridgeMode ...
------------------------------------------------------------------------
2       enet     100002  1500    -       -      -      -      -
Switch# configuration terminal
Switch(config)# int fa0/5
Switch(config-if)# no switchport access vlan 2 // fa0/5 포트를 vlan 2에서 제외
Switch(config-if)# exit
Switch(config)# do show vlan brief // fa0/5는 디폴트 VLAN인 VLAN1로 돌아간다.
VLAN              Name                Status                  Ports
------------------------------------------------------------------------
1                 default             active                  Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4, Fa0/5,
                                                              ...
                                                              Fa0/22, Fa0/23, Fa0/24
2                 CCNA                active                  
...
1005              trnet-default       active

VLAN 응용

<스위치 설정>

Switch(config)# hostname Cat2950   //스위치의 호스트 이름 변경
Cat2950(config)# enable password cisco  // enable 패스워드 지정
Cat2950(config)# interface vlan 1
Cat2950(config-if)# ip address 10.10.10.2 255.255.255.0
Cat2950(config-if)# no shutdown
Cat2950(config-if)# exit
Cat2950(config)# vtp mode transparent
Cat2950(config)# vtp domain cisco
Cat2950(config)# vlan 2
Cat2950(config-vlan)# name CCNA
Cat2950(config-vlan)# exit
Cat2950(config)# int fa0/1
Cat2950(config-if)# switchport mode trunk
Cat2950(config-if)# switchport trunk allowed vlan all
Cat2950(config-if)# exit
Cat2950(config)# int fa0/5
Cat2950(config-if)# switchport access vlan 2
Cat2950(config-if)# exit
Cat2950(config)# do show vtp status
VTP Version: 2
...
VTP operating Mode: Transparent
VTP domain Name: cisco

<라우터 설정>

Router(config)# hostname Router01
Router01(config)# enable password cisco
Router01(config)# int fa0/0
Router01(config-if)# no shutdown
Router01(config-if)# exit
Router01(config)# int fa0/0.1
Router01(config-subif)# encapsulation dot1q 1 native
// IOS 버전이 12.1(3)T 버전 이하이고 IEEE 802.1Q를 세팅해야 한다면 생략해도 되는 구문
// 이유는 VLAN 1은 Native가 기본이라서
Router01(config-subif)# ip address 10.10.10.1 255.255.255.0
Router01(config-subif)# exit
Router01(config)# int fa0/0.2
Router01(config-subif)# encapsulation dot1q 2
Router01(config-subif)#exit

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