交換機端口分析器(SPAN)工作原理

交換機端口分析器(SwitchedPortAnalyzer)的作用主要是為了給某種網絡分析器提供網絡數據流。

它既可以實現一個VLAN中若干個源端口向一個監控端口鏡像數據，也可以從若干個VLAN向一個臨控端口鏡像數據。源端口的5號端口上流轉的所有數據流均被鏡像至10號監控端口，而數據分析設備通過監控端口接收了所有來自5號端口的數據流。

值得注意的是，源端口和鏡像端口必須位于同一臺交換機上(但也有例外，如Catalyst6000系列交換機);而且SPAN并不會影響源端口的數據交換，它只是將源端口發送或接收的數據包副本發送到監控端口。

在SPAN任務過程中，用戶可以通過參數控制，來指明需要監控的數據流種類;還可以將一個或多個端、口、一個或多個VLAN作為源端口，并將從這些端口中發送或接收的單向或雙向數據流傳送至監控端口。

在Catalyst4006交換機中，最多可以配置6個單向的SPAN任務：2個輸入數據流監控、4個輸出數據流監控。一個雙向SPAN任務實際上包含一個單向輸入和一個單向輸出。而且不僅僅二層交換端口可作為源端口，Catalyst4006上的三層路由端口也可設置為源端口。

SPAN任務不會影響交換機的正常工作。當一個SPAN任務被建立后，根據交換機所處的不同的狀態或操作，任務會處于激活或非激活狀態，同時系統會將其記入日志。通過“showmonitorsession”命令可顯示SPAN的當前狀態。

如果遇到系統重新啟動的情況，在目的端口初始化結束之前，SPAN任務將處于非激活狀態。目的端口(監控端口)可以是交換機上的任意一個交換或路由端口。當一個目的端口處于激活狀態時，任何發送到該端口且與SPAN任務無關的數據包將會被丟棄。

一個目的端口只能處于一個SPAN任務中。當一個端口被配制成目的端口后就不能再成為源端口，同時冗余鏈路端口也不能成為SPAN的目的端口。特別需要指出的是，如果一個Trunk端口被配置成為交換機端口分析器的目的端口，則其Trunk功能也將自動停止。

源端口又可以稱作被監控端口。在一個SPAN任務中，可以有一個或多個源端口，而且可以根據用戶需要設置為輸入方向、輸出方向或雙向，但無論哪種情況，在一個SPAN任務中，所有源端口的被監控方向都必須是一致的。

在Catalyst4006交換機上的VLAN也可以整體設置為源端口，這意味著被指定VLAN中的所有端口均為當前SPAN任務中的源端口。

Trunk端口可以單獨設為源端口，也可以與非Trunk端口一起被設置為源端口，但要注意的是，在監控端口不會識別來自Trunk端口針對不同VLAN的數據封裝格式，換句話說，在監控端口收到的數據包將無法辨明是來自哪個VLAN。

SPAN數據流的分類及配置

基于VLAN的交換機端口分析器是以一個或幾個VLAN作為監控對象，其中的所有端口均為源端口，與基于端口的SPAN類似，基于VLAN的SPAN也分為輸入數據流、輸出數據流和雙向數據流監控三種類型。如下說述：

(1)輸入數據流(IngressSPAN)：指被源端口接收進來，其數據副本發送至監控端口的數據流;

(2)輸出數據流(EgressSPAN)：指從源端口發送出去，其數據副本發送至監控端口的數據流;

(3)雙向數據流(BothSPAN)：即為以上兩種的綜合。

在配置基于VLAN的SPAN任務過程中，應注意幾點：

(1)Trunk端口可以包含在源端口中;

(2)針對雙向SPAN任務，如果在源VLAN中的兩個源端口之間有數據交換，則每一個數據包將有兩個副本被轉發至鏡像端口;

(3)對有多個源VLAN的SPAN任務來說，如果某個源VLAN被刪除掉，則該VLAN也將從源VLAN列表中刪除;

(4)處于非激活狀態的VLAN無法參與SPAN任務;

(5)對于一個設置為輸入數據流監控的源VLAN來說，來自其他VLAN的路由信息數據包不會被鏡像;此外，從設置為輸出數據流監控的VLAN向其他VLAN發送出的路由信息數據包也同樣不會被鏡像。換句話說，基于VLAN的SPAN任務只對進出二層交換端口的數據包進行鏡像，而不鏡像VLAN之間的路由信息。所有網間傳輸的非路由數據包，包括組播包和BPDU(橋接協議數據單元)包，都可以使用SPAN任務進行鏡像。

交換機端口分析器在一些任務的配置下，會出現同一個SPAN源端口數據包的多個副本被發送到SPAN監控端口的情況。正像前面提到的那樣，在一個雙向SPAN任務中，假設a1和a2為源端口，d1為目的端口，如果a1與a2之間有數據包傳輸，則在a1傳向a2的數據包將會被傳送到d1兩次，反之亦然。