linux虚拟网络设备之vlan配置详解

简介

VLAN是网络栈的一个附加功能,且位于下两层。首先来学习Linux中网络栈下两层的实现,再去看如何把VLAN这个功能附加上去。下两层涉及到具体的硬件设备,日趋完善的Linux内核已经做到了很好的代码隔离,对网络设备驱动也是如此,如下图所示:

这里要注意的是,Linux下的网络设备net_dev并不一定都对应实际的硬件设备,只要注册一个struct net_device{}结构体(netdevice.h)到内核中,那么这个网络设备就存在了。该结构体很庞大,其中包含设备的协议地址(对于IP即IP地址),这样它就能被网络层识别,并参与路由系统,最有名的当数loopback设备。不同的设备(包括硬件和非硬件)的ops操作方法各不相同,由驱动自己实现。一些通用性的、与设备无关的操作流程(如设备锁定等)则被Linux提炼出来,我们称为驱动框架。

linux虚拟网络设备之vlan配置

我们通过一个网桥两个设备对,来连接两个网络名字空间,每个名字空间中创建两个vlan

借助vconfig来配置vlan:

#创建网桥
brctl addbr br-test-vlan 
#创建veth对儿
ip link add veth01 type veth peer name veth10
ip link add veth02 type veth peer name veth20 
#将veth对儿的一段添加到网桥
brctl addif br-test-vlan veth01
brctl addif br-test-vlan veth02 
#启动设备
ip link set dev br-test-vlan up
ip link set dev veth01 up
ip link set dev veth02 up
ip link set dev veth10 up
ip link set dev veth20 up 
#创建网络名字空间
ip netns add test-vlan-vm01
ip netns add test-vlan-vm02 
#将设备对儿的另一端添加到另个名字空间(其实在一个名字空间也能玩,只是两个名字空间更加形象)
ip link set veth10 netns test-vlan-vm01
ip link set veth20 netns test-vlan-vm02 
#分别进入两个名字空间创建vlan和配置ip
#配置名字空间test-vlan-vm01
ip netns exec test-vlan-vm01 bash
#配置vlan 3001 和 vlan 3002
vconfig add veth10 3001
vconfig add veth10 3002
#启动两个vlan的设备
ip link set veth10.3001 up
ip link set veth10.3002 up 
#分别在两个vlan上配置ip (这里简单起见,使用了同一个网段了IP,缺点是,需要了解一点儿路由的知识)
ip a add 172.16.30.1/24 dev veth10.3001
ip a add 172.16.30.2/24 dev veth10.3002 
#添加路由
route add 172.16.30.21 dev veth10.3001
route add 172.16.30.22 dev veth10.3002 
#配置名字空间test-vlan-vm02
ip netns exec test-vlan-vm02 bash
#配置vlan 3001 和 vlan 3002
vconfig add veth20 3001
vconfig add veth20 3002
#启动两个vlan的设备
ip link set veth20.3001 up
ip link set veth20.3002 up
#分别在两个vlan上配置ip (这里简单起见,使用了同一个网段了IP,缺点是,需要了解一点儿路由的知识)
ip a add 172.16.30.21/24 dev veth20.3001
ip a add 172.16.30.22/24 dev veth20.3002 
#添加路由
route add 172.16.30.1 dev veth20.3001
route add 172.16.30.2 dev veth20.3002

查看一下vlan配置:

# cat /proc/net/vlan/config 
VLAN Dev name | VLAN ID
Name-Type: VLAN_NAME_TYPE_RAW_PLUS_VID_NO_PAD
veth10.3001 | 3001 | veth10
veth10.3002 | 3002 | veth10

现在,我们可以分别在两个名字空间来ping另外一个名字空间的两个IP,虽然两个IP都能ping通,但是使用的源IP是不同的,走的vlan也是不同的,我们可以在veth01/veth10/veth02/veth20/br-test-vlan 任意一个上抓包,会看到vlan信息:

# tcpdump -i veth10 -nn -e
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on veth10, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
15:38:18.381010 82:f7:0e:2d:3f:62 > 9e:58:72:fa:11:15, ethertype 802.1Q (0x8100), length 102: vlan <span style="color: #ff0000;">3001</span>, p 0, ethertype IPv4, <strong><span style="color: #ff0000;">172.16.30.1 > 172.16.30.21</span></strong>: ICMP echo request, id 19466, seq 1, length 64
15:38:18.381183 9e:58:72:fa:11:15 > 82:f7:0e:2d:3f:62, ethertype 802.1Q (0x8100), length 102: vlan <span style="color: #ff0000;"><strong>3001</strong></span>, p 0, ethertype IPv4, 172.16.30.21 > 172.16.30.1: ICMP echo reply, id 19466, seq 1, length 64
15:38:19.396796 82:f7:0e:2d:3f:62 > 9e:58:72:fa:11:15, ethertype 802.1Q (0x8100), length 102: vlan 3001, p 0, ethertype IPv4, 172.16.30.1 > 172.16.30.21: ICMP echo request, id 19466, seq 2, length 64
15:38:19.396859 9e:58:72:fa:11:15 > 82:f7:0e:2d:3f:62, ethertype 802.1Q (0x8100), length 102: vlan 3001, p 0, ethertype IPv4, 172.16.30.21 > 172.16.30.1: ICMP echo reply, id 19466, seq 2, length 64
15:38:23.162052 82:f7:0e:2d:3f:62 > 9e:58:72:fa:11:15, ethertype 802.1Q (0x8100), length 102: vlan 3002, p 0, ethertype IPv4, 172.16.30.2 > <strong><span style="color: #ff0000;">172.16.30.22</span></strong>: ICMP echo request, id 19473, seq 1, length 64
15:38:23.162107 9e:58:72:fa:11:15 > 82:f7:0e:2d:3f:62, ethertype 802.1Q (0x8100), length 102: vlan 3002, p 0, ethertype IPv4, <strong><span style="color: #ff0000;">172.16.30.22 > 172.16.30.2</span></strong>: ICMP echo reply, id 19473, seq 1, length 64

如果试图从veth10.3001 去ping 172.16.30.22 是不能通的,因为是不同的vlan呀:

# ping -I veth10.3001 172.16.30.22
PING 172.16.30.22 (172.16.30.22) from 172.16.30.1 veth10.3001: 56(84) bytes of data.
^C
--- 172.16.30.22 ping statistics ---
9 packets transmitted, 0 received, 100% packet loss, time 8231ms

不适用vconfig的解法:

ip link add link veth10 name veth10.3001 type vlan id 3001

另: vlan 一般以  设备名.vlanid 来命名,不过并非强制,如下命名为 vlan3003也是没问题的

# ip link add link veth10 name vlan3003 type vlan id 3003

注意:一个主设备上相同vlan好的子设备最多只能有一个

# ip link add link veth10 name vlan3001 type vlan id 3001
 RTNETLINK answers: File exists

所以,正常来讲,一般是这样的:

参考: http://network.51cto.com/art/201504/473419.htm

总结

以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对呐喊教程的支持。