Создание и настройка VLAN сети на демонстрационной плате для 1923КХ028

В этой статье мы разберём пример настройки 1923КХ028 для создания простых VLAN сетей. Согласно вики:

VLAN (аббр. от англ. Virtual Local Area Network) — топологическая («виртуальная») локальная компьютерная сеть, представляет собой группу хостов с общим набором требований, которые взаимодействуют так, как если бы они были подключены к широковещательному домену, независимо от их физического местонахождения.

Подробнее ознакомится с понятием VLAN можно в стандарте IEEE 802.1Q, или, например, в данной статье, здесь же мы остановимся только на основных моментах.

Построение VLAN сетей базируется на протоколе 802.1q. Реализация данного протокола состоит в добавлении в стандартный Ethernet-II кадр специального поля – тега, при этом пакет с тегом называется тегированным, а без – не тегированным.

Формат тега

• Tag Protocol Identifier (TPID, идентификатор протокола тегирования). Для 802.1Q используется значение 0x8100.
• Priority code point (PCP). Используется стандартом IEEE 802.1p для задания приоритета передаваемого трафика (class of service).
• Canonical Format Indicator (CFI, индикатор канонического формата). Указывает на формат MAC-адреса: 0 — канонический (кадр Ethernet), 1 — не канонический.
• VLAN Identifier (VID, идентификатор VLAN). Указывает номер VLAN, к которому принадлежит кадр. Диапазон возможных значений от 1 до 4094.

Тегированные кадры обычно передаются между коммутаторами, конечные же устройства (ПК) обмениваются уже не тегированными кадрами. Поэтому порт коммутатора часто обозначают 2-мя состояниями: access или trunk.

access port — порт, принадлежащий одному VLAN’у и передающий нетегированный трафик. Любой кадр, который приходит на access порт, помечается номером, принадлежащим этому VLAN’у.

trunk port — порт, передающий тегированный трафик одного или нескольких VLAN’ов. Этот порт, наоборот, не изменяет тег, а лишь пропускает кадры с тегами, которые разрешены на этом порту.

Рассмотрим простую компьютерную сеть, состоящую из двух VLAN сетей.

В интересующую нас часть сети входят 4 ПК, коммутатор и демоплата для 1923КХ028 с хостом.

Относительно демоплаты для 1923КХ028 конфигурация сети будет иметь вид

Микросхему 1923КХ028 будем использовать в режиме MODE[3:0] = 0000 – управляемый коммутатор с доступом по PCI-E. В качестве хоста выступает ПК, работающий под управлением Ubuntu 16.04 LTS, ядро Linux 4.10.17.

Согласно QuickStart, подготовим 1923КХ028 к работе, а именно:

• Открываем терминал в папке с драйвером.
• Загружаем собранный драйвер в ядро ОС:

$ sudo insmod switch.ko

• Включаем сетевой интерфейс 1923КХ028. Название сетевого интерфейса можно посмотреть с помощью команды $ ifconfig -a , в моём случае это enp3s0.

$ sudo ifconfig enp3s0 up

После выполнения последней команды на демоплате должны начать мигать зелёные светодиоды. Настройку 1923КХ028 будем осуществлять с помощью интерфейса proc, для это переходим в директорию /proc/basis.

Для данной конфигурации сети вся настройка микросхемы 1923КХ028 сводится к двум действиям: настройки таблицы VLAN и настройки соответствующих портов.

Начнём с таблицы VLAN. Для создания записей в таблице VLAN нам необходимо выполнить действия, описанные ниже. Сначала добавим запись для VLAN 10:

• Переходим в директорию hash_tables/vlan.
• Открываем файл «add». В файле «add» уже описан шаблон для заполнения, требуется только внести нужные данные.
• В строке «VLAN ID» записываем номер создаваемого VLAN – 10.
• В строку «Forward list» записывается список портов, которые входят в данный VLAN; список указывается в виде битовой маски, в которой позиция бита соответствует номеру порта. Для VLAN 10 в «Forward list» необходимо указать порты 1 и 2, к которым подключены ПК 1 и 2, а также порт 10, к которому подключён коммутатор, так как он должен получать пакеты от всех ПК, чтобы иметь возможность перенаправить их в другой сегмент сети. В итоге мы получаем значение 0x00203, где битам, установленным в «1», соответствуют необходимые нам порты (порты 1923КХ028 нумеруются с единицы).
• В строку «Untag list» записывается список портов, для которых с тегированных пакетов требуется убрать VLAN тег; список указывается в виде битовой маски, в которой позиция бита соответствует номеру порта. В данном списке указываются все access порты, т.е. в нашем случае порты 1 и 2. В позиции порта 10 записываем «0», так как для этого порта VLAN тег снимать не нужно (trunk порт). Получившееся значение «Untag list»: 0x00003.

Остальные строки файла «add» оставляем без изменения. В итоге у нас получился следующий файл (указаны только строки, в которые были внесены изменения):

VLAN ID:       10
Forward list:  0x00203
Untag list:    0x00003

Чтобы добавить нашу запись в таблицу VLAN, просто сохраняем файл «add». Если файл не сохраняется сразу, выбираем "Всё равно сохранить"→ "Отмена"→ "Пропустить", после чего закрываем файл. Чтобы убедиться в добавлении записи в таблицу VLAN, можно открыть файл «show», в котором должна появиться записанная нами запись.

Чтобы добавить запись для VLAN 20, снова открываем файл «add» и прописываем необходимые настройки. В итоге получился следующий файл (указаны только строки, в которые были внесены изменения):

VLAN ID:       20
Forward list:  0x00230
Untag list:    0x00030

На этом настройка VLAN таблицы завершена.

Теперь перейдём к настройке портов 1923КХ028, к которым подключены внешние устройства. Для этого переходим в директорию /proc/basis/port_settings. Настроим сначала порт 1:

• Открываем файл «port1». Он также описан в виде шаблона, поэтому нам требуется только внести нужные данные.
• В строке «Fallback_BD_id (dec)» указывается номер vlan, который присваивается всем нетегированным (untagged) пакетам, полученным с данного порта. Для порта 1 это значение должно быть равно 10.
• В строке «aft» указывается тип принимаемых пакетов. Так как к этому порту подключен ПК, то записываем в строку число 2 - прием только не тегированных пакетов.
• В строке «untag_from_btable» указывается, будет использоваться (1) или нет (0) указанный во VLAN таблице «untag list» при передаче пакетов с порта. Здесь необходимо записать значение 1.

В итоге получился следующий файл (указаны только строки, в которые были внесены изменения):

Fallback_BD_id (dec): 10
aft: 2
untag_from_btable: 1

Остальные поля оставляем без изменения, сохраняем файл и закрываем его.

Настройки портов 2, 5 и 6 устанавливаем абсолютно такими же, как и для порта 1, только в поле «Fallback_BD_id (dec)» указываем соответствующий номер VLAN.

Для порта 10 необходимо изменить только следующие строки в файле «port10»:

aft: 1
untag_from_btable: 1

"aft: 1" означает, что принимаемые пакеты будут только тегированными.

На этом настройка микросхемы 1923КХ028 для данной конфигурации сети завершена и демоплата 1923КХ028 готова к коммутации пакетов.