新华三数字大赛复赛知识点 VLAN基本技术

VLAN

IEEE 802.1Q 交换机端口类型

MVRP协议

1. VLAN
   Virtual LAN虚拟局域网。LAN可以是由几台少数家用计算机构成的网络，也可以是数以百计的计算机构成的企业网络。VLAN所指的LAN特指使用路由器分割的网络–也就是广播域。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，也能够提升网络的安全性。
   

   广播域，指的是 广播帧（目标MAC地址全部为1）所能攒底道德范围，能够直接通信的范围。严格的说并不仅仅是广播帧，多播帧和目标不明的单播帧也能在同一个广播域中畅行无阻。

   链路类型：
   用户主机和交换机之间的链路为接入链路，交换机与交换机之间的链路为主干链路。
   端口类型：接入链路
   Access端口在收到数据后会添加VLAN Tag，VLAN ID和端口的PVID相同。
   Access端口在转发数据前会移除VLAN Tag。
   当Trunk端口收到帧时，如果该帧不包含Tag，将添加上端口的PVID；如果该帧包含Tag，则不改变。中继链路
   当Trunk端口发送帧时，该帧的VLAN ID在Trunk的允许发送列表中：若与端口的PVID相同时，则剥离Tag发送；若与端口的PVID不同时，则直接发送。

VLAN划分方法：基于端口，基于MAC地址，基于IP子网划分，基于协议划分，基于策略。其中基于端口的额VLAN划分方法在实际中最为常见。

主要代码：
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/742129eb26c740449fec3080aa04746c.png)
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/0b5cdebb9dfd4a49939fbcbc6cd4a293.png)![批量将接口加入VLAN](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/f4d413a847d446fdadfa37e776947ed1.png)



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Access接口接受和转发数据的方式：
1. 接受数据帧。
2. untagged数据帧，打上PVID，接收。
3. tagged数据帧，与PVID比较，相同则接收，不同则丢弃。
4. 发送数据帧
5. VID和PVID比较，相同则剥离标签发送，不同则丢弃
相同的VLAN可以互相访问，不同的VLAN不能互相访问。
Trunk接口在发送数据帧时：VID在允许列表中，VID与PVID一致，则玻璃标签发送；与其不一致时，则直接带标签发送；若不在允许列表则直接丢弃。

2. IEEE 802.1Q
   IEEE 802.1Q协议规定，在以太网数据帧的目的MAC地址和源MAC地址字段之后、协议类型字段之前加入4个字节的VLAN标签（又称VLAN Tag，简称Tag），用于标识数据帧所属的VLAN。IEEE 802.1Q协议规定，在以太网数据帧的目的MAC地址和源MAC地址字段之后、协议类型字段之前加入4个字节的VLAN标签（又称VLAN Tag，简称Tag），用于标识数据帧所属的VLAN。
   在一个VLAN交换网络中，以太网帧主要有以下两种形式：
   有标记帧（Tagged帧）：加入了4字节VLAN标签的帧。
   无标记帧（untagged帧）：原始的，未加入4字节VLAN标签的帧。
   交换机内部处理的数据帧都是Tagged帧，从用户终端接收到无标记帧后，交换机会为无标记帧添加VLAN标签，重新计算帧校验序列（FCS），然后通过干道链路发送帧；向用户终端发送帧前，交换机会去除VLAN标签，并通过接入链路向终端发送无标记帧。
   
   QinQ报文封装格式
   因为IEEE 802.1Q中定义的VLAN Tag域只有12个比特，仅能表示4096个VLAN，无法满足城域以太网中标识大量用户的需求，于是产生了QinQ技术，拓展VLAN的数量空间。QinQ在原有的802.1Q报文的基础上增加一层802.1Q标签，使得VLAN数量增加到4094×4094。
   在公网的传输过程中，设备只根据外层VLAN Tag转发报文，并根据报文的外层VLAN Tag进行MAC地址学习，而用户的内层VLAN Tag将被当作报文的数据部分进行传输。QinQ的内外层标签可以代表不同的信息，如内层标签代表用户，外层标签代表业务。
   帧大小：
   QinQ报文比802.1Q报文多4个字节，因此建议用户在组网时适当增加运营商网络各接口的最大帧长（至少为1504字节）。目前交换机缺省支持的最大帧长超过1504字节，不需要手动配置。
   TPID：不同运营商的系统可能将QinQ帧外层VLAN标记的TPID设置为不同值。为实现与这些系统的兼容性，可以修改TPID值，使QinQ帧发送到公网时，承载与特定运营商相同的TPID值，从而实现与该运营商设备之间的互操作性。VLAN数据帧的TPID与不带VLAN标记的帧的协议类型字段位置相同，为避免在网络中转发和处理数据包时出现问题，不可将TPID值设置为表1-2中的任意值。

3. 交换机端口类型：
   缺省：默认
   PVID：网络通信中基于端口的VLAN ID，一个端口可以属于多个VLAN，但是一个端口只能有一个PVID，收到一个不带Tag头的数据包时，会打上PVID所表示的VLAN号，视同该VLAN的数据包处理。
   报文信息：相对于VLAN ID
   
   以太网端口有三种链路类型: Access、 Hybrid 和Trunk。
   Access 类型的端口只能属于1个VLAN，一 般用于连接计算机的端口;
   Access端口收报文:
     收到一个报文 ，判断是否有VLAN信息:如果没有则打上端口的 PVID 并进行交换转发，如果有则直接丢弃(缺省)
     Access端口发报文：
     将报文的VLAN信息剥离，直接发送出去
   Trunk 类型的端口可以允许多个VLAN通过，可以接收和发送多个VLAN的报文，一般用于交换机之间连接的端口;
   trunk端口收报文：
     收到一个报文，判断是否有VLAN信息：如果有，判断该trunk端口是否允许该VLAN的数据进入；如果可以，则转发，否则丢弃；如果没有VLAN信息则打上端口的 PVID ，并进行交换转发。
     trunk端口发报文：
     比较将要发送报文的VLAN信息和端口的 PVID ，如果不相等则直接发送。如果两者相等则剥离VLAN信息，再发送。
   Hybrid 类型的端口可以允许多个VLAN通过，可以接收和发送多个VLAN的报文，可以用于交换机之间连接，也可以用于连接用户的计算机。
   收到一个报文， 判断是否有VLAN信息：如果有，则判断该hybrid端口是否允许该VLAN的数据进入（在untagged和tagged列表中的都算允许通过，这个就相当于 trunk 的allow-pass vlan），如果可以，则转发，否则丢弃（此时端口上的untagged配置是不用考虑的，untagged配置只对发送报文时起作用）；如果没有则打上端口的 PVID ，并进行交换转发。
   hybrid端口发报文:
     1)、 判断该VLAN在本端口的属性(disp interface即可看到该端口对哪些VLAN是untagged，哪些VLAN是tagged)
     2)、 如果是untagged则剥离VLAN信息，再发送，如果是tagged则直接发送。
   Hybrid端口和Trunk端口在接收数据时，处理方法是一样的，唯一不同之处在于发送数据时：Hybrid端口可以允许多个VLAN的报文发送时不打标签，而Trunk端口只允许缺省VLAN的报文发送时不打标签。
   总结：
   三种端口在接收报文都会事先判断是否有 Vlan信息 。
   Access端口：
   1、接收报文：分为三种情况
   1）若报文的tagged与自己的不匹配则丢弃，
   2）若报文的tagged与自己的匹配则直接转发，
   3）若报文没有 Vlan信息，则打上自己端口的PVID进行交换转发
   说明 Access 端口在进行交换转发都会带有tagged，
   2、发送报文：
   剥离报文的 Vlan信息（即：去除Vlan ID），表明报文是自己人，无需通过tagged验证。
   Trunk端口：
   1、接收报文：
   通过 allow-pass vlan 的设置，只允许部分vlan的数据进入，
   若不在allow-pass vlan 的设置的范围内则直接丢弃，否则直接转发；
   如果该报文没有 Vlan信息 ，则打上端口的PVID进行交换转发。
   说明Trunk 端口在进行交换转发同样都会带有tagged，
   2、发送报文：
   只剥离缺省Vlan的报文，即tagged与端口的PVID进行比较，若相等，则剥离 Vlan信息（即：去除Vlan ID），不带tagged发送报文
   Hybrid端口：
   1、接收报文：
   若 Vlan信息 在 untagged和 tagged 的列表中，则都允许这些vlan的数据进入并直接转发，否则丢弃；（与Trunk端口的 allow-pass vlan 类似）
   若没有VID(即：Vlan ID）则打上自己端口的 PVID 进行转发。
   2、发送报文：
   若报文属于untagged的Vlan则剥离 Vlan信息 （即：去除Vlan ID）再发送；
   若报文属于tagged的Vlan则直接发送（即：带着Vlan ID 发送报文）

4. MVRP协议
   MRP（Multiple Registration Protocol，多属性注册协议）作为一个属性注册协议的载体，可以用来传递属性信息。MVRP（Multiple VLAN Registration Protocol，多VLAN注册协议）是MRP的一种应用，用于在设备间发布并学习VLAN配置信息。当设备启动了MVRP之后，设备将本地的VLAN配置信息向其他设备发送，同时还能够接收来自其他设备的VLAN配置信息，并动态更新本地的VLAN配置信息，从而使所有设备的VLAN信息都达成一致，极大减少了网络管理员的VLAN配置工作。在网络拓扑发生变化后，MVRP还能根据新的拓扑重新发布及学习VLAN配置信息，做到VLAN配置信息实时与网络拓扑同步更新。
   MRP：MRP支持在MSTI（Multiple Spanning Tree Instance，多生成树实例）的基础上，协助同一局域网内各成员之间传递属性信息。
   以通过MVRP实现VLAN注册和注销为例，MRP的属性注册和注销过程如下：
   当端口收到一个VLAN的声明时，该端口将注册该声明中的VLAN（该端口将加入到该VLAN中）。
   当端口收到一个VLAN的回收声明时，该端口将注销该声明中的VLAN（该端口将退出该VLAN）。
   属性的注册和注销只会在各自的MSTI上进行。
   MRP消息主要包括Join消息、New消息、Leave消息和LeaveAll消息，它们通过互相配合来实现信息的注册或注销。其中，Join消息和New消息属于声明，Leave消息和LeaveAll消息属于回收声明。
   MVRP传递的VLAN配置信息既包括本地手工配置的静态信息，也包括来自其他设备的动态信息。MVRP有三种注册模式，不同注册模式对动态VLAN的处理方式有所不同。
   Normal模式
   该模式下的MVRP实体允许进行动态VLAN的注册或注销。
   Fixed模式
   该模式下的MVRP实体禁止进行动态VLAN的注销，收到的MVRP报文会被丢弃。也就是说，在该模式下，实体已经注册的动态VLAN是不会被注销的，同时也不会注册新的动态VLAN。
   Forbidden模式
   该模式下的MVRP实体禁止进行动态VLAN的注册，收到的MVRP报文会被丢弃。也就是说，在该模式下，实体不会注册新的动态VLAN，一旦在配置该模式前注册的动态VLAN被注销后，不会重新进行注册。
   与MVRP相关的协议规范有：IEEE 802.1ak
   配置MVRP功能：
   配置限制和指导：
   MVRP功能只能与STP、RSTP或MSTP配合使用，而无法与其他二层网络拓扑协议（如PVST、RRPP和Smart Link）同时配置。MVRP报文的收发不受STP/RSTP/MSTP阻塞端口影响。有关STP、RSTP、MSTP和PVST的详细介绍，请参见“二层技术-以太网交换配置指导”中的“生成树”；有关RRPP的详细介绍，请参见“可靠性配置指导”中的“RRPP”；有关Smart Link的详细介绍，请参见“可靠性配置指导”中的“Smart Link”。
   建议不要同时启用远程端口镜像功能和MVRP功能，否则MVRP可能将远程镜像VLAN注册到错误的端口上，导致镜像目的端口会收到很多不必要的报文。有关远程端口镜像的详细介绍，请参见“网络管理和监控配置指导”中的“镜像”。
   在二层聚合接口上启用了MVRP功能后，会同时在二层聚合接口和对应的所有选中成员端口上进行动态VLAN的注册或注销。
   如果二层以太网接口加入了聚合组，则加入聚合组之前和加入聚合组之后在该接口上进行的MVRP相关配置不会生效，该接口退出聚合组后，MVRP的配置才会生效。
   配置准备：
   由于MVRP需要基于MSTI运行，因此在配置MVRP时，需要保证当前网络内所有MSTI都生效，即网络中设备都需要至少存在一个MSTI对应的VLAN以保证MSTI能够生效。
   MVRP功能只能在Trunk端口上生效，因此需要保证MVRP实体的端口链路类型为Trunk类型。有关Trunk端口的详细介绍，
   开启MVRP功能：