Configuring vlan trunk protocol (vtp)

Версия Cisco

Cisco под “trunk’ом” понимает канал типа “точка-точка” (канал связи, напрямую соединяющий два устройства), который соединяет коммутатор и другое сетевое устройство, например еще один коммутатор или маршрутизатор. Его задача – передавать трафик нескольких VLAN через один канал и обеспечивать им доступ ко всей сети. В простонародии называется «транком», что логично.

Начнем с того, что такое VLAN?

VLAN расшифровывается как Virtual local area network или виртуальная локальная сеть. Это технология, которая позволяет разделить одну физическую сеть на несколько логических, работающих независимо друг от друга. Например, есть на предприятии отдел кадров, бухгалтерия и IT-отдел. У них есть свои коммутаторы, которые соединены через центральный коммутатор в единую сеть, и вот сети этих отделов и нужно отделить друг от друга. Тогда-то на помощь и приходит технология VLAN.

Так выглядит сеть, разделенная на VLAN’ы (виртуальные сети).

Часто для обозначения VLAN’а используют разные цвета.

Так порты, обозначенные зеленым цветом, входят в один VLAN, а порты, обозначенные красным цветом, в другой. Тогда компьютеры, которые находятся в одном VLAN’е, могут взаимодействовать только друг с другом, а с компьютерами, входящими в другой VLAN, не могут.

Перемены в таблице коммутации в VLAN

При создании VLAN’ов в таблицу коммутации у коммутаторов добавляется еще одно поле, в котором указываются идентификаторы VLAN. Упрощенно это выглядит так:

Тут мы видим, что порты 1 и 2 принадлежат VLAN’у 2, а порты 3 и 4 – VLAN’у 10.

Идем дальше. На канальном уровне данные передаются в виде кадров (фреймов). При передаче кадров от одного коммутатора к другому нужна информация о том, к какому VLAN’у принадлежит тот или иной кадр. Эту информацию добавляют в передаваемый кадр. На данный момент для этой цели используют открытый стандарт IEEE 802.1Q. Пошаговая эволюция кадра в VLAN

Компьютер генерирует и отправляет обычный кадр (фрейм, он же пакет канального уровня, т.е. уровня коммутаторов), ничего не добавляя. Этот кадр выглядит так:

Коммутатор получает кадр. В соответствии с таблицей коммутации, он понимает, с какого компьютера пришел кадр, и к какому VLAN’у принадлежит этот компьютер. Тогда коммутатор сам добавляет в кадр служебную информацию, так называемый тег. Тег – это поле после MAC-адреса отправителя, в котором содержится, грубо говоря, номер VLAN’а. Так выглядит кадр с тегом:

Затем коммутатор отправляет этот кадр на другой коммутатор.

Коммутатор, который принимает кадр, извлекает из него информацию о VLAN, то есть понимает, на какой компьютер нужно передать этот кадр, удаляет всю служебную информацию из кадра и передает его на компьютер получателя.
На компьютер получателя приходит кадр уже без служебной информации.

Теперь возвращаемся к нашему “trunk’у”. Порты коммутатора, поддерживающие VLAN можно разделить на две группы:

Тегированные порты (или trunk-порты у Cisco)
Нетегированные порты (или access порты)

Нас интересуют тегированные порты или trunk-порты. Они как раз и служат для того, чтобы через один порт можно было передавать данные, принадлежащие к разным VLAN и получать данные нескольких VLAN на один порт (мы помним, что обычно порты из разных VLAN друг друга не видят).

На этом рисунке тегированными являются порты номер 21 и 22, которые соединяют два коммутатора. Через них и будут проходить кадры, например, от компьютера Е к компьютеру А, которые находятся в одном VLAN’е, по схеме, которая описана выше.

Так вот, канал связи между этими портами у Cisco как раз и называется “trunk’ом”.

Проверка

Используйте этот раздел для того, чтобы подтвердить, что ваша конфигурация работает правильно.

Средство Интерпретатор выходных данных (только для зарегистрированных клиентов) (OIT) поддерживает некоторые команды show. Используйте OIT для просмотра аналитики выходных данных команды show.

CatOS

show pvlan – отображает конфигурацию PVLAN. Проверьте связь изолированных и первичных сетей VLAN друг с другом. А также проверьте отображение портов хоста.
show pvlan mapping – отображает сопоставление PVLAN с конфигурацией на случайных портах.

Программное обеспечение Cisco IOS

show vlan private-vlan – отображает сведения о PVLAN со связанными портами.
show interface mod/port switchport – отображает сведения об интерфейсах. Проверьте правильность работы рабочего режима, а также рабочие параметры PVLAN.
show interfaces private-vlan mapping – отображает настроенное сопоставление сетей PVLAN.

Процедура проверки

Выполните следующие шаги:

Проверьте конфигурацию PVLAN на коммутаторах.

Проверьте связь/сопоставление первичных и вторичных сетей PVLAN друг с другом. А также проверьте включение необходимых портов.
Проверьте правильность конфигурации случайного порта.

Следующие выходные данные указывают, что рабочий режим портов – promiscuous, рабочие сети VLAN – 100 и 101.
Запустите пакет запроса ICMP-эхо из порта хоста на случайный порт.

Помните, что так как оба устройства находятся в первичной VLAN, они могут быть в одной сети.
Выполните запрос ICMP-эхо между портами хоста.

В следующем промере host_port_2 (10.1.1.99) отправляет запрос ICMP-эхо на host_port (10.1.1.100). Выполнение данного запроса не удалось. Однако выполнение запроса ICMP-эхо из другого порта хоста на случайный порт прошло успешно.

Trunk порты

Для того чтобы передать через порт трафик нескольких VLAN, порт переводится в режим trunk.

Режимы интерфейса (режим по умолчанию зависит от модели коммутатора):

auto — Порт находится в автоматическом режиме и будет переведён в состояние trunk, только если порт на другом конце находится в режиме on или desirable. Т.е. если порты на обоих концах находятся в режиме «auto», то trunk применяться не будет.
desirable — Порт находится в режиме «готов перейти в состояние trunk»; периодически передает DTP-кадры порту на другом конце, запрашивая удаленный порт перейти в состояние trunk (состояние trunk будет установлено, если порт на другом конце находится в режиме on, desirable, или auto).
trunk — Порт постоянно находится в состоянии trunk, даже если порт на другом конце не поддерживает этот режим.
nonegotiate — Порт готов перейти в режим trunk, но при этом не передает DTP-кадры порту на другом конце. Этот режим используется для предотвращения конфликтов с другим «не-cisco» оборудованием. В этом случае коммутатор на другом конце должен быть вручную настроен на использование trunk’а.

По умолчанию в транке разрешены все VLAN. Для того чтобы через соответствующий VLAN в транке передавались данные, как минимум, необходимо чтобы VLAN был активным. Активным VLAN становится тогда, когда он создан на коммутаторе и в нём есть хотя бы один порт в состоянии up/up.

VLAN можно создать на коммутаторе с помощью команды vlan. Кроме того, VLAN автоматически создается на коммутаторе в момент добавления в него интерфейсов в режиме access.

Перейдем к демонстрационной схеме. Предположим, что вланы на всех коммутаторах уже созданы (можно использовать протокол VTP).

Настройка статического транка

Создание статического транка:

На некоторых моделях коммутаторов (на которых поддерживается ISL) после попытки перевести интерфейс в режим статического транка, может появится такая ошибка:

Это происходит из-за того, что динамическое определение инкапсуляции (ISL или 802.1Q) работает только с динамическими режимами транка. И для того, чтобы настроить статический транк, необходимо инкапсуляцию также настроить статически.

Для таких коммутаторов необходимо явно указать тип инкапсуляции для интерфейса:

И после этого снова повторить команду настройки статического транка (switchport mode trunk).

Динамическое создание транков (DTP)

Dynamic Trunk Protocol (DTP) — проприетарный протокол Cisco, который позволяет коммутаторам динамически распознавать настроен ли соседний коммутатор для поднятия транка и какой протокол использовать (802.1Q или ISL). Включен по умолчанию.

Режимы DTP на интерфейсе:

auto — Порт находится в автоматическом режиме и будет переведён в состояние trunk, только если порт на другом конце находится в режиме on или desirable. Т.е. если порты на обоих концах находятся в режиме «auto», то trunk применяться не будет.desirable — Порт находится в режиме «готов перейти в состояние trunk»; периодически передает DTP-кадры порту на другом конце, запрашивая удаленный порт перейти в состояние trunk (состояние trunk будет установлено, если порт на другом конце находится в режиме on, desirable, или auto).nonegotiate — Порт готов перейти в режим trunk, но при этом не передает DTP-кадры порту на другом конце. Этот режим используется для предотвращения конфликтов с другим «не-cisco» оборудованием. В этом случае коммутатор на другом конце должен быть вручную настроен на использование trunk’а.

Перевести интерфейс в режим auto:

Перевести интерфейс в режим desirable:

Перевести интерфейс в режим nonegotiate:

Проверить текущий режим DTP:

Устранение неполадок

Проблема 1

Отображается следующее сообщение об ошибке. %PM-SP-3-ERR_INCOMP_PORT: <mod/port> is set to inactive because <mod/port> is a trunk port

Объяснение. Из-за ограничений аппаратного обеспечения модули коммутаторов Catalyst 6500/6000 10/100-Mbps ограничивают конфигурацию изолированного или общего порта VLAN, если порт в специализированной интегральной схеме одного COIL является магистралью, назначением SPAN или случайным портом PVLAN. (Специализированная интегральная схема COIL контролирует 12 портов на большинстве модулей и 48 портов на модуле Catalyst 6548.) В раздела данного документа представлены сведения об ограничении портов на модулях коммутаторов Catalyst 6500/6000 10/100-Mbps.

Процедура разрешения. Если нет поддержки на порте PVLAN, выберите порт в другой ASIC на данном или на другом модуле. Чтобы возобновить деятельность портов, удалите конфигурацию изолированного или общего порта VLAN и выполните команды shutdown и no shutdown.

Примечание. В ПО Cisco IOS версии 12.2(17a)SX и более поздних ограничение 12 портов не применяется к коммутирующим модулям WS-X6548-RJ-45, WS-X6548-RJ-21 и WS-X6524-100FX-MM Ethernet. Дополнительные сведения об ограничениях конфигураций сетей PVLAN с помощью других функций см. в разделе документа Конфигурация частных сетей VLAN.

Проблема 2

В процессе конфигурации PVLAN может отобразится одно из следующих сообщений.

Процедура разрешения. Выполните команду show pvlan capability (CatOS), которая указывает преобразование порта в порт PVLAN. Если нет поддержки для PVLAN на определенном порте, выберите порт в другой ASIC на данном или на другом модуле.

Проблема 3

Не удается настроить PVLAN на некоторых платформах.

Решение. Проверьте, чтобы платформа поддерживала сети PVLAN. Чтобы определить, поддерживает ли платформа или версия ПО сети PVLAN перед началом конфигурации, см. раздел Матрица поддержки коммутаторов Catalyst на частных сетях VLAN.

Проблема 4

На MSFC коммутатора Catalyst 6500/6000 невозможно выполнить запрос ICMP-эхо на устройство, которое соединено с изолированным портом на данном коммутаторе.

Решение. На модуле управления проверьте, чтобы данный порт на MSFC (15/1 или 16/1) является случайным.

Также настройте интерфейс VLAN на MSFC, как указано в разделе данного документа.

Проблема 5

С помощью команды no shutdown невозможно активировать интерфейс VLAN для изолированных или общих сетей VLAN.

Решение. Из-за сущности сетей PVLAN невозможно активировать интерфейс VLAN для изолированных или общих сетей VLAN. Можно активировать только тот интерфейс VLAN, который относится к первичной VLAN.

Проблема 6

На устройствах Catalyst 6500/6000 с MSFC/MSFC2 записи ARP, полученные на интерфейсах PVLAN уровня 3 не устаревают.

Решение. Записи ARP, полученные на интерфейсах частных VLAN уровня 3, являются фиксированными и не устаревают. С помощью подключения нового оборудования с помощью IP-адреса создается сообщение. Запись ARP не создается. Таким образом, необходимо удалить ARP-записи порта PVLAN при изменении MAC-адреса. Чтобы добавить или удалить ARP-записи PVLAN вручную, выполните следующие команды.

Второй способ – выполнить команду no ip sticky-arp в ПО Cisco IOS версии 12.1(11b)E и более поздних.

Trunk Operation

Well we need to trunk those switches together. We’ll change our encapsulation really. We’ll change the language that we speak across that link just a little bit and we’ll further identify the VLAN for the frames that traverse that link. That’s a trunk, okay? Now if you’re struggling with this, I want you to think about the challenge — a link, by default, is an access link and it lacks this trunking mechanism. And therefore, one link can only carry one VLAN’s worth of traffic, because we can’t discretely identify which VLAN a frame would be part of. So think about the fact that multiple switches will generally be part of the broadcast domain that the VLAN lives in and we’re going to have potentially hundreds of VLANs in one given space. Certainly, it’s quite common to see 15 to 50 VLANs in a common space to the access layer. So now we have a really big challenge. We might have a gigabit link or a 10 Gb link between our switches, and carrying one VLAN isn’t sufficient, is it? So we choose to make that a trunk link and voilà, our connectivity problem is solved. We still might have a bottleneck, but the VLANs can then flow. So this is a big deal, isn’t it? And we have to think to ourselves, okay, switch-to-switch connections should probably be trunk links, right? Also, switch to multilayer switch or switch to router, because those devices would have to terminate and route for the different VLANs. So all things being equal, when I look at a topology, I think all the links that are going down to PCs, those are going to be access ports, they’re not going to be trunks. And then, the links between my switches, those I’m going to make trunks.

This trunk link has to keep track of which VLAN that traffic belongs to, so it’s going to be tagging. But is every single VLAN tagged when we send traffic over that trunk?

There is an exception to every rule, right? At least, that’s very true here. The trunking protocol that we use in modern day Cisco is 802.1Q. You might see Inter-Switch Link, or ISL, nothing wrong with that, but we’re talking about 802.1Q – the standardized trunking technology. The Institute of Electrical and Electronics Engineers, or IEEE, who designed it, baked in the untagged VLAN called the native VLAN, a default to VLAN 1 and it can be changed. If you change it, make sure you change it on both sides of the trunk link and it, in fact, is a security challenge, so we choose to change it often to 99 or 999. So one of the 4,094 VLANs that could flow, one of them is untagged. That’s the native VLAN, defaults to 1.

Why is trunking important to VLAN configuration?

With VLAN trunking, it’s possible to extend a VLAN across the network. When you implement multiple VLANs across a network, trunk links are necessary to ensure that VLAN signals remain properly segregated for each to reach their intended destination. This is also more efficient, as multiple VLANs can be configured on a single port.

With these multiple VLANs on a single port, the system has to have a way of distinguishing and routing signals. A trunking VLAN port always uses identifying tags to mark frames as they pass between switches. The most common trunking protocol, IEEE 802.1Q, adds a tag to the Ethernet frame as it passes through, marking it as belonging to a specific VLAN. This tag, which includes the Media Access Control (MAC) address, ultimately helps route the Ethernet frame to the correct endpoint as it passes across the trunked link and the host port.

IEEE 802.1Q is an open standard protocol, and typically the best (and only) option if you’re using equipment from multiple vendors. The Cisco VLAN Trunking Protocol (VTP) is a proprietary protocol, and can potentially be useful—for instance, when you configure a new VLAN on a VTP server, it automatically distributes it across switches, reducing configuration time.

Some maintenance is necessary for VLAN trunking—for example, the switch-forward tables must stay up-to-date in case of network topology changes. This means continually refreshing the tables to allow new changes to emerge and old forwarding frames to be cleared out. It’s worth noting, too, that there are two types of possible trunking here: symmetrical and asymmetrical trunking. Symmetrical trunking allows any port within a group to transmit packets to any other port, allowing for higher data transmission and reception rates. Asymmetrical trunking allows only one port on a switch to receive packets, so transmission rates are high while data reception is slower.

What is the difference between an access port and a trunk port?

Essentially, access ports handle traffic for one VLAN, while trunk ports are equipped to route traffic to and from multiple VLANs using a tagging protocol. Here is the basic difference between a trunk port vs. an access port:

Access ports

An access port is a connection on a switch that transmits data to and from a specific VLAN. Because an access port is only assigned to a single VLAN, it sends and receives frames that aren’t tagged and only have the access VLAN value. This doesn’t cause signal issues because the frames remain within the same VLAN. If it does happen to receive a tagged packet, it will simply avoid it. This is a simpler configuration, but not the most efficient choice if the network is even moderately complex.

Trunk ports

Unlike an access port, a trunk port can transmit data from multiple VLANs. If you have a dozen VLANs on a particular switch, you don’t need additional cables or switches for each VLAN—just that single link. A trunk port allows you to send all those signals for each switch or router across a single trunk link. In contrast to an access port, a trunk port must use tagging in order to allow signals to get to the correct endpoint. Trunk ports typically offer higher bandwidth and lower latency than access ports.

What is IP trunking?

IP trunking is a transmission method for the large-scale use of Voice over Internet Protocol (VoIP). VoIP involves sending voices over the internet as data, rather than as electrical signals (as with traditional telephone landlines). When an organization wants to use VoIP, the data must be handled properly—especially because the connection between internal and external networks typically consists of just one link.

IP trunking means the service provider utilizes trunking to both send and receive switches for each call. The typical trunking configuration is the Privacy Branch Exchange (PBX). As the voices are digitized into IP packets, the PBX system can address and route the packets to the receiving endpoint—that is, to the other caller. This transmission process occurs over the caller’s unique IP address.

IP trunking may happen on the backend, but VoIP is still relevant for many MSPs. If your customers might be interested in moving their phone service to the data network, it’s worth understanding how IP trunking can make that possible. In other cases, you may wish to utilize VLAN trunking in order to optimize a customer’s network. When managing these many moving parts, consider taking advantage of SolarWinds RMM [https://www.solarwindsmsp.com/products/rmm] to utilize a comprehensive set of remote monitoring and management tools in a single dashboard.

Предварительные условия

Требования

Перед использованием этой конфигурации ознакомьтесь со следующими требованиями.

Функции транкинга FEC и 802.1Q доступны в коммутаторах Catalyst L2 с фиксированной конфигурацией и программным обеспечением Cisco IOS версии 12.0(5.2)WC(1) и более поздних версий. Коммутаторы Catalyst 2940 и 2955/2950 не поддерживают транкинг с протоколом ISL (Inter-Switch Link) из-за ограниченных возможностей оборудования.

Маршрутизаторы Cisco поддерживают EtherChannel и возможности транкинга 802.1Q в ПО Cisco IOS версии 12.0(T) и выше. Однако не все маршрутизаторы поддерживают обе функции. Используйте данную таблицу для определения платформ маршрутизаторов, на которых поддерживаются FEC и функции транкинга 802.1Q.

Платформа маршрутизаторов	EtherChannel	Инкапсуляция IEEE 802.1Q
Маршрутизатор Cisco 1710	Нет	Да
Маршрутизатор Cisco 1751	Нет	Да
Cisco серии 2600	Нет1	Да
Cisco серии 3600	Нет1	Да
Cisco серии 3700	Нет1	Да
Cisco серии 4000-M (4000-M, 4500-M, 4700-M)	Нет	Да
Cisco серии 7000 (RSP2 7000, RSP 7000CI)	Да	Да
Cisco 7100	Нет	Да
Cisco серии 7200	Да	Да
Cisco серии 7500 (RSP1, RSP2, RSP4)	Да	Да

1 Исключение в поддержке EtherChannel для маршрутизаторов Cisco 2600, 3600 и 3700 возникает в случае, если вы установили сетевой модуль NM-16ESW или NM-36ESW (Ethernet Switch Network Module). Каждый из этих модулей поддерживает не более шести каналов EtherChannels, до восьми портов в группе.

2 RSP = Route Switch Processor (процессор маршрутизирующего коммутатора)

Используемые компоненты

При разработке и тестировании этой конфигурации использовались следующие версии программного и аппаратного обеспечения.

Коммутатор Catalyst 2950 с программным обеспечением Cisco IOS версии 12.1(9)EA1d
Маршрутизатор Cisco 7200 с ПО Cisco IOS версии 12.2(3).

Сведения, представленные в этом документе, были получены от устройств, работающих в специальной лабораторной среде. Все устройства, описанные в данном документе, были запущены с конфигурацией по умолчанию. При работе в действующей сети необходимо понимать последствия выполнения любой команды.

Условные обозначения

Дополнительные сведения об условных обозначениях см. в документе Технические рекомендации Cisco. Условные обозначения.

What does trunk mean in networking?

A trunk is a single channel of communication that allows multiple entities at one end to correspond with the correct entity at the other end. It is a “link” that carries many signals at the same time, creating more efficient network access between two nodes. Trunking is perhaps best known in reference to telecommunications, where the method is used to connect switching centers and create multiple-signal links. But trunking is also important in computer networking, where it has two main advantages:

Link aggregation

Sometimes, trunking refers specifically to port trunking, also known as link aggregation or Ethernet bonding. This is a method of combining individual Ethernet links to act as one logical link, potentially making it possible to overcome certain bandwidth limitations. This allows you to connect several switches with Ethernet ports and allocate traffic among all the ports, relieving switch-switch or switch-to-server congestion. If failover occurs, link aggregration enables faster recovery, as the signals simply use another port while still routing to the correct endpoint. As a result, this simultaneous packet transmission may result in improved performance. The IEEE standard for link aggregation is referred to as 802.1AX.

VLAN trunking

What is VLAN trunking? To answer this question, it’s important to understand why networks have VLANs. VLANs came into use in part to mitigate some difficulties with switched networks, which replaced hubs. Switches offer enhanced control compared to hubs, including increased throughput, reduced collisions, and more. However, these switched networks have a flat topology that can create some congestion and redundancy issues. VLANs offer a solution.

A VLAN is a way to provide connectivity for subnets on a network. With a VLAN, it’s possible to configure a single switched network to better suit system requirements without making physical network changes. MSPs can assign switches to VLANs and create logical groups to partition communication. Network switches support VLANs and create a Layer 2 subnet implementation. On a practical level, this both prevents certain devices from interacting and allows others to connect more efficiently.