vlan的详细解释以及具体应用

目录

1. vlan的概念

1.2 以太网帧的格式：

2.vlan类型

2.1 vlan转发规则

3. vlan的实际应用

3.1 简单的vlan划分通信

3.2 VLAN的划分方式

3.2.1 基于MAC地址的vlan划分

3.2.2 基于IP地址子网的划分

3.2.3 基于协议类型的子网划分

3.2.4 基于策略的vlan划分

3.3  vlan的进一步应用（结合路由器）

3.3.1 单臂路由解决方案配置

3.3.2通过三层交换机实现vlan间路由（现在的主流方案）

---

1. vlan的概念

vlan（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是将一个物理的局域网在逻辑上划分成多个广播域的技术。通过在交换机上配置VLAN，可以实现在同一个VLAN内的用户可以进行二层互访，而不同VLAN间的用户被二层隔离。这样既能够隔离广播域，又能够提升网络的安全性。 

                                                     vlan帧 

• vlan隔离广播域，不同vlan间不能相互通信
• vlan标签长4个字节，直接添加在以太网帧头中，IEEE802.1Q文档对VLAN标签作出了说明。
• TPID：Tag Protocol Identifier，2字节，固定取值，0x8100，是IEEE定义的新类型，表明这是一个携带802.1Q标签的帧。如果不支持802.1Q的设备收到这样的帧，则将其丢弃。
• TCI：Tag Control Information ，2字节。帧的控制信息，详细说明如下：
• Priority：3比特，表示帧的优先级，取值范围为0 ~7，值越大优先级越高。当交换机阻塞时，优先发送优先级高的数据帧。
• CFI：Canonical Format Information，1比特。CFI表示MAC地址是否是经典格式。CFI为0说明是经典格式，CEI为1表明为非经典格式。用于区分以太网帧、FDDI（Fiber Distributed Digital Interface）帧和令牌环网帧。在以太网中，CFI的值为0。
• VLAN Identifier：VLAN ID，12比特，在X7系列交换机中，可配置的VLAN ID取值范围为0~4095.但是0和4095在协议中规定为保留的VLAN ID，不能给用户使用。1和4095被保留，可用的端口范围为从2~4094，但是vlan 1 是系统vlan，不能创建和删除；可创建和删除的范围为2~4094 

1.2 以太网帧的格式：

在现有的交换网络环境中，以太网的帧有两种格式：

没有加上VLAN标记的以太网帧（untagged frame）；有VLAN标记的以太网帧（tagged frame）

2.vlan类型

vlan分为四种类型：

①access  在交换机与PC之间，接入链路，单独绑定一个vlan

②trunk     在交换机与交换机之间，主干链路，允许多个vlan通过

③hybrid  混杂模式，适用于access和trunk

④dot1q 

 

2.1 vlan转发规则

PC并不能识别vlan标签，在交换机传递帧给PC时，需要将vlan标签剥离。在交换机间传输则不需要剥离vlan标签。交换机根据不同的vlan标签转发给相应的vlan。

Access口只有一个untagged list；Trunk口有tagged list和一个untagged list（为端口的PVID）；Hybrid口有tagged list和多个untagged list。

Access口转发规则：

Access端口接收到帧时，如果该帧不包含Tag，则打上端口的PVID标记；如果该帧包含Tag，则与接收端口的vlan ID比较，若相同，则接收并进行转发；若不相同，则直接丢弃。

Access端口发送帧时，农历标签进行转发

Trunk端口转发规则：

Trunk端口接收到帧时，如果该帧不包含Tag，将打上端口的PVID标记（默认为VLAN 1 ）；如果 该帧包含Tag（例如vlan 10），则不改变。

Trunk端口发送帧时，该帧的VLAN ID在Trunk允许通过的VALN列表中，如果与端口的PVID相同，则在剥离Tag后发送（vlan 1，本征vlan ）；如果不同，则直接发送（比如vlan20，已打tag），不做处理；

Trunk接口的入方向：

①Trunk接口收到一个无标签的数据帧，会打上接口PVID的vlan标签

②Trunk接口收到一个带标签的数据帧，将标签中的VLAN ID和端口允许通过的VALN列表作比对，如果允许通过则接收该数据帧；否则，丢弃该数据帧

Trunk接口的出方向：

①Trunk端口转发一个带标签的数据帧，将标签中的VLAN ID和允许通过的VLAN列表（tagged list）进行比对，如果允许通过则转发该数据帧（如果在tagged list里，则不剥离标签转发；如果在untagged list里面，则剥离标签进行转发）；否则，丢弃该数据帧。（注：如果Trunk端口不允许一个vlan通过，那么该Trunk端口也不会出现在vlan的MAC地址表中，华为设备端口默认只通过vlan 1 ）

access口和trunk口可以有一个属于untagglist的vlan，hybrid口可以有多个属于untagglist的vlan

3. vlan的实际应用

3.1 简单的vlan划分通信

 

实验目的：配置PC1与PC3为vlan 1，PC2与PC4为vlan2（各个PC默认vlan为1）

配置交换机

[SW]vlan batch 20 to 30

[sw1]int e0/0/1
[sw1-Ethernet0/0/1]port link-type access
  

[sw1-Ethernet0/0/1]display port vlan active
T=TAG U=UNTAG
-------------------------------------------------------------------------------
Port                Link Type    PVID    VLAN List
-------------------------------------------------------------------------------
Eth0/0/1            access       1       U: 1
Eth0/0/2            hybrid       1       U: 1
Eth0/0/3            hybrid       1       U: 1
Eth0/0/4            hybrid       1       U: 1
 

[sw1-Ethernet0/0/1]int e0/0/3
[sw1-Ethernet0/0/3]port link-type access
[sw1-Ethernet0/0/3]dis port vlan acti
Jul 12 2020 00:05:25-08:00 sw1 DS/4/DATASYNC_CFGCHANGE:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25
.191.3.1 configurations have been changed. The current change number is 8, the c
hange loop count is 0, and the maximum number of records is 40
T=TAG U=UNTAG
-------------------------------------------------------------------------------
Port                Link Type    PVID    VLAN List
-------------------------------------------------------------------------------
Eth0/0/1            access       1       U: 1
Eth0/0/2            hybrid       1       U: 1
Eth0/0/3            access       1       U: 1
Eth0/0/4            hybrid       1       U: 1
 

 

[sw1-Ethernet0/0/3]int e0/0/2
[sw1-Ethernet0/0/2]port link-type access
[sw1-Ethernet0/0/2]
Jul 12 2020 00:06:45-08:00 sw1 DS/4/DATASYNC_CFGCHANGE:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25
.191.3.1 configurations have been changed. The current change number is 9, the c
hange loop count is 0, and the maximum number of records is 4095.
[sw1-Ethernet0/0/2]port default vlan 2
[sw1-Ethernet0/0/2]dis vlan
The total number of vlans is : 13
--------------------------------------------------------------------------------
U: Up;         D: Down;         TG: Tagged;         UT: Untagged;
MP: Vlan-mapping;               ST: Vlan-stacking;
#: ProtocolTransparent-vlan;    *: Management-vlan;
--------------------------------------------------------------------------------

VID  Type    Ports                                                          
--------------------------------------------------------------------------------
1    common  UT:Eth0/0/1(U)     Eth0/0/3(U)     Eth0/0/4(U)     Eth0/0/5(D)     
                Eth0/0/6(D)     Eth0/0/7(D)     Eth0/0/8(D)     Eth0/0/9(D)     
                Eth0/0/10(D)    Eth0/0/11(D)    Eth0/0/12(D)    Eth0/0/13(D)    
                Eth0/0/14(D)    Eth0/0/15(D)    Eth0/0/16(D)    Eth0/0/17(D)    
                Eth0/0/18(D)    Eth0/0/19(D)    Eth0/0/20(D)    Eth0/0/21(D)    
                Eth0/0/22(D)    GE0/0/1(D)      GE0/0/2(D)                      

2    common  UT:Eth0/0/2(U)                                

 

 

[sw1-Ethernet0/0/2]int e0/0/4
[sw1-Ethernet0/0/4]port link-type access
[sw1-Ethernet0/0/4]port default vlan 
Jul 12 2020 00:07:25-08:00 sw1 DS/4/DATASYNC_CFGCHANGE:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25
.191.3.1 configurations have been changed. The current change number is 11, the 
change loop count is 0, and the maximum number of records is 4095.
                                     ^
Error:Incomplete command found at '^' position.
[sw1-Ethernet0/0/4]port default vlan 2
[sw1-Ethernet0/0/4]q
[sw1]dis vlan
The total number of vlans is : 13
--------------------------------------------------------------------------------
U: Up;         D: Down;         TG: Tagged;         UT: Untagged;
MP: Vlan-mapping;               ST: Vlan-stacking;
#: ProtocolTransparent-vlan;    *: Management-vlan;
--------------------------------------------------------------------------------

VID  Type    Ports                                                          
--------------------------------------------------------------------------------
1    common  UT:Eth0/0/1(U)     Eth0/0/3(U)     Eth0/0/5(D)     Eth0/0/6(D)     
                Eth0/0/7(D)     Eth0/0/8(D)     Eth0/0/9(D)     Eth0/0/10(D)    
                Eth0/0/11(D)    Eth0/0/12(D)    Eth0/0/13(D)    Eth0/0/14(D)    
                Eth0/0/15(D)    Eth0/0/16(D)    Eth0/0/17(D)    Eth0/0/18(D)    
                Eth0/0/19(D)    Eth0/0/20(D)    Eth0/0/21(D)    Eth0/0/22(D)    
                GE0/0/1(D)      GE0/0/2(D)                                      

2    common  UT:Eth0/0/2(U)     Eth0/0/4(U)                

效果图：PC1 ping 其它主机

 

 

 

查看各个vlan的MAC地址表

[sw1]display mac-address vlan 1
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-9865-31e4 1           -      -      Eth0/0/3        dynamic   0/-         
5489-98f2-60a9 1           -      -      Eth0/0/1        dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 2 

[sw1]display mac-address vlan 2
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98dd-5903 2           -      -      Eth0/0/2        dynamic   0/-         
5489-98e5-16b3 2           -      -      Eth0/0/4        dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 2 
 

[sw1]int e0/0/1
[sw1-Ethernet0/0/1]port link-type trunk
[sw1-Ethernet0/0/1]display port vlan active
T=TAG U=UNTAG
-------------------------------------------------------------------------------
Port                Link Type    PVID    VLAN List
-------------------------------------------------------------------------------
Eth0/0/1            trunk        1       U: 1
Eth0/0/2            access       2       U: 2
Eth0/0/3            access       1       U: 1
Eth0/0/4            access       2       U: 2

 

[sw1-Ethernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all
[sw1-Ethernet0/0/1]display port vlan active
T=TAG U=UNTAG
-------------------------------------------------------------------------------
Port                Link Type    PVID    VLAN List
-------------------------------------------------------------------------------
Eth0/0/1            trunk        1       U: 1
                                         T: 2 20 to 30
Eth0/0/2            access       2       U: 2
Eth0/0/3            access       1       U: 1
Eth0/0/4            access       2       U: 2
 

 

 

[sw1-Ethernet0/0/1]port trunk pvid vlan 21
[sw1-Ethernet0/0/1]dis port vlan active
T=TAG U=UNTAG
-------------------------------------------------------------------------------
Port                Link Type    PVID    VLAN List
-------------------------------------------------------------------------------
Eth0/0/1            trunk        21      U: 21
                                         T: 1 to 2 20 22 to 30
Eth0/0/2            access       2       U: 2
Eth0/0/3            access       1       U: 1
Eth0/0/4            access       2       U: 2
 

拓扑图：

实验目的：PC1与PC2与PC3互相通信（若要实现PC1与PC2不能相互通信，将vlan20从g0/0/2口中的untagged去除，将vlan 10从g0/0/3中的untagged去除）

SW1配置：

vlan batch 10 20 30

interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10 20 30

interface GigabitEthernet0/0/2
 port hybrid pvid vlan 10
 port hybrid untagged vlan 10 20 30
 

interface GigabitEthernet0/0/3
 port hybrid pvid vlan 20                   
 undo port hybrid vlan 1
 port hybrid untagged vlan 10 20 30
 

 

SW2配置：

vlan batch 10 20 30

interface GigabitEthernet0/0/1
 undo port hybrid vlan 1
 port hybrid tagged vlan 10 20 30
 

interface GigabitEthernet0/0/2
 port hybrid pvid vlan 30
 undo port hybrid vlan 1
 port hybrid untagged vlan 10 20 30
 

效果图：

拓扑图

实验目的：实现PC1与PC2不能通信，PC1、PC2可以与PC3通信

SW1的配置 

interface GigabitEthernet0/0/2
 port hybrid pvid vlan 10
 undo port hybrid vlan 1
 port hybrid untagged vlan 10 30

 

interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10 20 30
 

SW2的配置

interface GigabitEthernet0/0/1
 undo port hybrid vlan 1
 port hybrid tagged vlan 10 20 30
 

interface GigabitEthernet0/0/2
 port hybrid pvid vlan 30
 undo port hybrid vlan 1
 port hybrid untagged vlan 10 20 30

效果图：PC1 ping其它主机

注意：

stp  disable   关闭生成树（会造成环路）

clear configuration int g0/0/2   清除该接口下的配置，清除以后该接口状态为down，需要undo shutdown 来up

display ip interface brief 查看三层端口

display interface brief 查看所有端口

portswitch 改成二层口

3.2 VLAN的划分方式

静态（基于端口的手工指定）和动态(MAC\ip subnet\protocol\policy)

3.2.1 基于MAC地址的vlan划分

vlan 10
 mac-vlan mac-address 0000-0000-0001 priority 5
 

[sw1-vlan10]int g0/0/2
[sw1-GigabitEthernet0/0/2]mac-vlan enable

3.2.2 基于IP地址子网的划分

[sw1-vlan10]ip-subnet-vlan 1 ip 10.1.2.0 24 priority 1
[sw1-vlan20]ip-subnet-vlan 1 ip 10.1.3.0 24 priority 1
 

[sw1-vlan20]int g0/0/2
[sw1-GigabitEthernet0/0/2]ip-subnet-vlan enable
 

[sw1-GigabitEthernet0/0/2]vlan precedence ?    调整优先级，默认MAC地址划分优于IP子网划分
  ip-subnet-vlan  IP-subnet VLAN precedence
  mac-vlan        MAC VLAN precedence
 

3.2.3 基于协议类型的子网划分

[sw1-vlan10]protocol-vlan mode ?
  ethernetii-etype  The protocol type of EthernetII
  llc               The protocol type of LLC (Logical Link Control)
  snap-etype        The protocol type of SNAP(Sub-Network Access Protocol)

[sw1-vlan10]protocol-vlan mode en    
[sw1-vlan10]protocol-vlan mode en    
[sw1-vlan10]protocol-vlan mode enth    
[sw1-vlan10]protocol-vlan mode eth    
[sw1-vlan10]protocol-vlan mode ethernetii-etype 806
[sw1-vlan10]
Jul 13 2020 00:00:15-08:00 sw1 DS/4/DATASYNC_CFGCHANGE:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25
.191.3.1 configurations have been changed. The current change number is 34, the 
change loop count is 0, and the maximum number of records is 4095.
[sw1-vlan10]protocol-vlan mode ethernetii-etype 800
Error: Invalid Ethernet type value. If encapsulation is ethernetii or SNAP, 0x08
00,0x809b,0x8137 and 0x86dd are not allowed, please specify another.

3.2.4 基于策略的vlan划分

[sw1-vlan10]policy-vlan mac-address 0000-0000-0001 ip 10.1.2.0 interface g0/0/2

3.3  vlan的进一步应用（结合路由器）

3.3.1 单臂路由解决方案配置

拓扑图：

配置：
interface GigabitEthernet0/0/0.10
 dot1q termination vid 10
 ip address 10.1.1.1 255.255.255.0 
 arp broadcast enable

interface GigabitEthernet0/0/0.20
 dot1q termination vid 20
 ip address 10.1.2.1 255.255.255.0 
 arp broadcast enable
交换机配置
vlan batch 10 20
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10 20

interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 10

interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type access
 port default vlan 20

效果图：

3.3.2通过三层交换机实现vlan间路由（现在的主流方案）

三层交换机通过什么方式判断是二层转发还是三层转发？
答案：如果数据帧的MAC地址等于自己接口MAC，说明数据帧是给自己的；如果目的MAC不是自己的接口MAC，需要做二层转发（同一网段做二层交换）

拓扑图：

 [SW1]port-group group-member GigabitEthernet 0/0/1  GigabitEthernet  0/0/3 针对多个端口进行配置
[SW1]port link-type access    操作一次即代表组内全操作，命名行界面会出现与组员数量相同的命令行
[SW2]port default vlan 10

 

 

interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 20

 

interface Vlanif10
 ip address 10.1.1.1 255.255.255.0

interface Vlanif20
 ip address 10.1.2.1 255.255.255.0
 

效果图：