VLAN虚拟局域网

1、VLAN的定义

  • 拟局域网,用来在二层网络中隔离广播域
  • 不同VLAN的设备在二层网络中无法互相通讯

2、VLAN的优点

有效控制广播范围

  • 广播域被限制在一个VLAN内,广播流量仅在VLAN中传播,节省了带宽,提高了网络处理能力

增强局域网的安全性

  • 不同VLAN内的报文在传输时是相互隔离的,即一个VLAN内的用户不能和其他VLAN内的用户直接通信,如果不同VLAN要通信,则需要通过路由器或三层交换机等设备

灵活构建虚拟工作组

  • 用VLAN可以划分不同的用户到不同的工作组,同一工作组的用户也不必局限于某一固定的物理范围,网络构建和维护更方便灵活

3、VLAN的转发过程举例

  • PC发送数据帧进⼊入交换机,会被打上vlan tag;vlan tag中的vlan id就是收到 帧的接⼝口的所属vlan;⼀一旦数据帧被打上vlan tag,就变成了了802.1Q格式的帧
  • 交换机检查数据帧的⽬目的MAC地址,进⾏行行判断;如果⽬目的MAC对应的接⼝口允许 tag中的vlan id通过,则数据帧可以转发;否则,⼴广播处理理该帧/丢弃该帧
  • 数据帧从出接⼝口发往PC前,会剥离vlan tag,使之还原为标准的以太⽹网帧格式

4、802.1Q

在源Mac地址和Type之间携带vlan tag的帧格式,计算机不不识别

帧格式

  • TPID是指表明这是一个封装了802.1Q标签的帧,TPID包含一个固定的值0x8100
  • prority是指这3位指明数据帧的优先级,一共有8种优先级别,0-7
  • CFI是指值为0说明是规范格式,1为非规范格式;它被用在令牌环/源路由FDDI介质访问方法中来指示封装帧中所带地址的比特次序信息
  • VLAN ID一共12个比特,指明VLAN的编号,VLAN的编号一共4096个,每个支持802.1Q协议的交换机发送出来的数据帧都会包含这个域,用以指明自己属于哪个VLAN

5、VLAN工作原理

5.1 交换机端口类型

Access

  • 必须加⼊入到一个vlan,只能加⼊入到一个vlan;从access端口收到的帧,会打上该端口所属vlan的tag;从access端口发出的帧会剥离tag;一般用来连接PC或路由器;H3C交换机默认所有端口都是access类型属于vlan1;华为是hybrid。

Trunk

  • 可以允许多个vlan的数据通过;从trunk端口发出的帧保留vlan tag,但是缺省vlan除外; trunk端口收到未打tag的帧,会重新打上缺省vlan的tag;一般用来连接交换机。

Hybrid

  • 可以允许多个vlan的数据通过;可以⼿手动配置从Hybrid端口发出的帧,哪个vlan保留留tag,哪个vlan剥离tag;Hybrid收到未打tag的帧,会重新打上缺省vlan的tag;既可以连接PC/路由器,也可以连接交换机。

5.2 PVID

定义:表示某个端口的缺省vlan;任何类型的端口转发tag中vlan id和pvid一致的帧,都会剥离tag

特征:

  • Access端口所属的vlan就是pvid,不用配置,默认是vlan1
  • Trunk端口需要手动配置pvid,默认是vlan 1
  • Hybrid端口需要手动配置pvid,默认是vlan1

6、LAN类型

基于端口的VLAN

  • 端口固定属于某个vlan

基于Mac地址的VLAN

  • Mac地址绑定到vlan,同一Mac地址的设备,无论连接在哪个端口,vlan归属不变

  • 端口类型需要配置为Hybrid

基于协议的VLAN

  • 三层协议绑定到vlan,同一协议的报文,无论从哪个端口接收,vlan归属不变
  • 端口类型需要配置为Hybrid

基于IP子网的VLAN

  • IP网段绑定到vlan,同一IP子网的设备,无论连接在哪个端口,vlan归属不变
  • 端口类型需要配置为Hybrid

VLAN归属优先级

  • Mac地址vlan>IP子网vlan>协议vlan>端口vlan

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