Vortrag%20Praxissemester

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Anwendungen Rechnernetze
Thema LAN Virtualisierung mit 802.1q VLAN
Tagging
Steffen Döhler
Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und
Naturwissenschaften Geusaer Straße 06217 Merseburg
Steffen Döhler Studiengang Physikalische
Technik und Informationsverarbeitung
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Gliederung

• 1 Einführung und Motivation
• 2 Virtual Local Area Network (VLAN)
• 3 VLAN Tagging nach 802.1q
• Vorteile von VLANs
• 5 Praktische Anwendung von VLANs
• 6 Quellenangaben

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1 Einführung und Motivation

• Aktueller Stand von heutigen LANs
• - LANs sind nach wie vor wesentlicher
  Bestandteil heutiger Kommunikationssysteme
• - aufgrund der verwendeten Technologie
  entstehen gravierende Problemstellen
• Bei Shared Media
• Gesamtbandbreite wird auf n Nutzer verteilt
• Zugriffsverfahren CSMA/CD (Verwaltungsaufwand
  physikalischer Netze ? Konflikte)
• Problem ? Performance
• Bei Diffusionsnetzen
• Alle hören alles
• Problem ? Sicherheit

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1 Einführung und Motivation
Möglichkeiten der Verbesserung - Verringerung
der Ausdehnung von Netzen ? Senkung der
Kollisionswahrscheinlichkeit - Verringerung
der Teilnehmerzahl ? Senkung der
Kollisionswahrscheinlichkeit ? Erhöhung der
verfügbaren Bandbreite - Verringerung des
Kommunikationsbedarfs durch Verwendung effektiver
Protokolle ? wenig Einfluss durch LAN
Administratoren
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1 Einführung und Motivation
Layer 1-Kopplung
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1 Einführung und Motivation
Layer 2-Kopplung
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1 Einführung und Motivation
Layer 3-Kopplung
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1 Einführung und Motivation
Fazit
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1 Einführung und Motivation
Einsatz von Switchen
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1 Einführung und Motivation
Lösung Einsatz von VLANs
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2 Virtual Local Area Network
Wie ist ein VLAN definiert Unter einem
virtuellen LAN (VLAN) versteht man die
organisatorische Strukturierung eines
physikalischen LANs in mehrere (virtuelle)
Gruppen. Ist eine Broadcastdomäne im
Layer-2 in geswitchten Netzwerken. Pakete,
die zwischen unterschiedlichen VLANs ausgetauscht
werden sollen, müssen über einen Router /
Layer 3 Switch laufen. VLANs können an
Switches anhand von z.B. MAC-Adressen, Ports oder
IP-Adressen gebildet werden.
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2 Virtual Local Area Network
Wozu überhaupt Virtuelle Netze ? - Einfache
Abbildung der Organisationsstruktur auf die
Netzwerkstruktur - Räumliche Entfernung der
Mitarbeiter spielt keine Rolle bei der
Aufgabenverteilung - Unterstützung dynamischer
Workgroups - Server in zentralen Technikräumen
werden entfernten Arbeitsgruppen zugeordnet -
Broadcasts werden nicht über das gesamte
Netzsegment verbreitet - Teilweise kein
Routing mehr nötig
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2 Virtual Local Area Network
VLAN Technologien
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2 Virtual Local Area Network
Layer 1 oder Port-basiertes VLAN

• Speichert Port/VLAN Zuordnung in Tabelle ?
  kleine Zuordnungstabellen
• VLAN Wechsel unproblematisch
• Sicherheitsproblem bei Anschluss neuer LAN
  Segmente

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2 Virtual Local Area Network
Layer 2 oder MAC-basiertes VLAN
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• geringe Sicherheitsgarantie / aber MAC Fälschung
• hoher Administrationsaufwand MAC/VLAN Tabelle

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2 Virtual Local Area Network
Beispiel für VLAN
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2 Virtual Local Area Network
Beispiel für VLAN
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3 VLAN Tagging nach 802.1q
Was ist VLAN Tagging? - Standard nach IEEE
802.1q - im Ethernet Header wird zusätzlicher
VLAN Header ( Tag) von 4 Byte eingefügt
Ansatz - VLAN-Header werden nur von Bridges und
Switches generiert und ausgewertet - erste
VLAN-fähige Bridge oder Switch generiert
VLAN-Header in Frames - letzte VLAN-fähige
Bridge oder Switch entfernt VLAN-Header aus
Frames - Endgeräte senden und empfangen
herkömmliche Frames - d. h. in den Endgeräten
sind keine Erweiterungen notwendig -
mittlerweile können auch Endgeräte VLAN-Tags
generieren und auswerten
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3 VLAN Tagging nach 802.1q
802.1q Frame
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Vorgang

• 1       Beim empfangen des Paketes von einem
  Trunked Port (802.1Q) wird nach einer VLAN ID
• im Frame gesucht. Wird diese gefunden
  wird das Paket nur an die entsprechenden
• VLAN Member (Ports) gesendet. Wird diese
  nicht gefunden, wird das Packet verworfen.
•  
• Beim senden eines VLAN Ethernet Frames über einen
  Trunked Port (802.1Q), fügt der
• Switch dem Frame direkt nach der Feststellung
  der Ziel und Quell MAC Adressen den
• Tag Header hinzu.

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3 VLAN Tagging nach 802.1q
Felder des 802.1q Headers
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Die ersten 2 Bytes des VLAN Tags bestehen aus
dem "802.1Q Tag Type" welcher immer den Wert
"0x8100" besitzt. Dieser Wert ist eine
reservierte Vereinbarung welche die Präsents
eines VLAN Tags signalisiert, und zum zweiten
darauf hinweist, dass sich das bisherige Lenght
oder Type Feld 4 Bytes im späteren Verlauf des
Frames befindet.
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3 VLAN Tagging nach 802.1q
Felder des 802.1q Headers
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User Priority Field (3 Bit) 802.1P - enthalten
das "User Priority Field, dass die Priorität des
Ethernet Frames regelt Canonical Format
Indicator (1 Bit) - "Canonical Format Indicator
(CFI)" der anzeigt von welcher Seite aus die
VLAN ID ausgelesen werden muss ?z.B. für
Token-Ring. VLAN ID Identifier (12 Bit) - VLAN
Identifier (VLAN ID), welcher die Zugehörigkeit
der Frames zu den VLANs beschreibt
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3 VLAN Tagging nach 802.1q
Funktionsweise Tagging mit Port Trunking
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4 Vorteile von VLANs
Verbesserte Dienstgüte - Durch die Definition
von Vorrangdaten kann die Übertragungsqualität
insbesondere für zeit- oder auch
sicherheitskritische Dienste verbessert werden.
Verbesserte Leistung - Switche verkleinern
Kollisionsbereiche - Broadcastbereiche werden
auf definierte Gruppen verkleinert Verbessertes
Management - logische Gruppen lassen sich
einfacher, flexibler und kostengünstiger
modifizieren - Gruppenzuordnung ist nicht mehr
an räumliche Gegebenheiten geknüpft
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4 Vorteile von VLANs
Netzwerktuning und Vereinfachung von
Softwarekonfiguration - Administratoren können
Netze besser Finetunen durch Bildung logischer
Gruppen - benötigte Software kann Benutzer
zugeordnet ggf. angepasst/aktualisiert werden -
Vergabe von IP Adressen, Netzwerkprotokollen,
DHCP wird vereinfacht Unabhängigkeit von
physikalischer Topologie - VLANs sind
unabhängig von der physikalischen Topologie -
Gruppenmitglieder können selbst in anderen
Gebäuden eingebunden werden - jeder verfügbare
Port der Switch kann in Gruppe eingefügt
werden ? Wandern von Gruppenmitgliedern

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4 Vorteile von VLANs
Verbesserte Sicherheit - Trennung in
verschiedene logische Subnetze - Datenverkehr
unter den VLANs nur noch per Router möglich ?
Regelung des Datenverkehrs - Abschirmung
einzelner Teilnehmergruppen gegeneinander ?
Erhöhung der Sicherheit - durch Transparenz der
VLANs werden innere Angriffe deutlich
erschwert ? Erhöhung der inneren
Netzwerksicherheit
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5 Praktische Anwendung von VLANs
Aufgabe Konfiguration von VLANs mittels
NETGEAR L2 Switch und L3 Switch für das Labor
Rechnernetze
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5 Praktische Anwendung von VLANs
Konfiguration von VLANs
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5 Praktische Anwendung von VLANs
Switch Management
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5 Praktische Anwendung von VLANs
Konfiguration mit L2 Switch (VLAN 1)
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5 Praktische Anwendung von VLANs
Konfiguration mit L2 Switch (VLAN 1)
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5 Praktische Anwendung von VLANs
Konfiguration mit L2 Switch (Protocol-Based VLAN)
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5 Praktische Anwendung von VLANs
Konfiguration mit L2 Switch und L3
Switch (Port-Based VLAN) VLAN 21 VLAN
22 (Verwaltung) (Finanzen) L2 Switch L2
Switch Ports 3,4,5 untagged Ports
10,11,12 untagged Ports 6
tagged Ports 6
tagged L3 Switch L3 Switch Ports 18
tagged Ports 18
tagged Ports 13,14,15 untagged Ports 7,8
untagged
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5 Praktische Anwendung von VLANs
Konfiguration mit L2 Switch und L3
Switch (Port-Based VLAN 21 L2)
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5 Praktische Anwendung von VLANs
Konfiguration mit L2 Switch und L3
Switch (Port-Based VLAN 21 L3)
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5 Praktische Anwendung von VLANs
Konfiguration mit L2 Switch und L3
Switch (Port-Based VLAN 22 L2)
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5 Praktische Anwendung von VLANs
Konfiguration mit L2 Switch und L3
Switch (Port-Based VLAN 22 L3)
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6 Quellenangaben

• Grundlagen Computernetze Prof. Jürgen Plate ,
  FH München
• Grundlagen der Netzwerktechnik Dr. Holger Beck,
  GWDG
• Rechnernetze II Teil 8 Christian Grimm,
  Universität Hannover
• Switched Networks Virtuelle Netze Sven Draband
  / Hagen Zahn
• http//www.it-academy.cc/article/486/VirtualLan
  (VLANIEEE802.1q).html
• http//einstein.informatik.uni-oldenburg.de/rechn
  ernetze/vlan.htm
• www2.informatik.hu-berlin.de/sommer/lehre/rk/ss0
  6/pdf/5_switching_vlan.pdf 7
• http//www.2cool4u.ch/networks/vlan_802frame/VLAN
  _802frame.htm 8
• http//www.corecom.com/external/livesecurity/vlan
  s.htm 9

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