VLAN基础知识总结

有些话、适合烂在心里 提交于 2019-12-05 03:19:51

 

一、什么是VLAN

  VLAN(Virtual LAN),“虚拟局域网”。LAN可以是由少数几台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,一个交换网络就是一个广播域。

  广播域,指的是广播帧(目标MAC地址全部为1)所能传递到的范围,亦即能够直接通信的范围。二层交换机只能构建单一的广播域,不过使用VLAN功能后,它能够将网络分割成多个广播域。

二、为什么用VLAN

  二层交换机只能构建单一的广播域,不过使用VLAN功能后,它能够将网络分割成多个广播域。如果整个网络只有一个广播域,那么一旦发出广播信息,就会传遍整个网络,并且对网络中的主机带来额外的负担,安全问题和垃圾流量问题会非常严重。

  与路由器相比,二层交换机一般带有多个网络接口。因此如果能使用它分割广播域,那么无疑运用上的灵活性会大大提高。用于在二层交换机上分割广播域的技术,就是VLAN。通过利用VLAN,我们可以自由设计广播域的构成,提高网络设计的自由度。

三、实现VLAN的机制

  首先,在一台未设置任何VLAN的二层交换机上,任何广播帧都会被转发给除接收端口外的所有其他端口(Flooding)。例如,计算机A发送广播信息后,会被转发给端口2、3、4。

  

 

 

 

  这时,如果在交换机上生成红、蓝两个VLAN;同时设置端口1、2属于红色VLAN、端口3、4属于蓝色VLAN。再从A发出广播帧的话,交换机就只会把它转发给同属于一个VLAN的其他端口——也就是同属于红色VLAN的端口2,不会再转发给属于蓝色VLAN的端口。

  同样,C发送广播信息时,只会被转发给其他属于蓝色VLAN的端口,不会被转发给属于红色VLAN的端口。

 

 

   VLAN通过限制广播帧转发的范围分割了广播域。上图中为了便于说明,以红、蓝两色识别不同的VLAN,在实际使用中则是用“VLAN ID”来区分的。

四、直观描述VLAN

  如果要更为直观地描述VLAN的话,可以理解为将一台交换机在逻辑上分割成了数台交换机。在一台交换机上生成红、蓝两个VLAN,也可以看作是将一台交换机换做一红一蓝两台虚拟的交换机。

  

 

 

 

  在红、蓝两个VLAN之外生成新的VLAN时,可以想象成又添加了新的交换机。

  但是,VLAN生成的逻辑上的交换机是互不相通的。因此,在交换机上设置VLAN后,如果未做其他处理,VLAN间是无法通信的。

五、VLAN间如何通信

  VLAN是广播域。而通常两个广播域之间由路由器连接,广播域之间来往的数据包都是由路由器中继的。因此,VLAN间的通信也需要路由器提供中继服务,这被称作“VLAN间路由”。VLAN间路由,可以使用普通的路由器,也可以使用三层交换机。

六、交换机的端口

  交换机的端口,可以分为两种:

    ■ 访问链接(Access Link)

    ■ 汇聚链接(Trunk Link)

  1.访问链接(Access Link)

    访问链接,指的是“只属于一个VLAN,且仅向该VLAN转发数据帧”的端口。在大多数情况下,访问链接所连的是客户机。

  通常设置VLAN的顺序是:生成VLAN;设定访问链接(决定各端口属于哪一个VLAN):静态VLAN,动态VLAN

    

 

 

 

  2.汇聚链接(Trunk Link)

    汇聚链接,指的是能够转发多个不同VLAN的通信的端口。汇聚链路上流通的数据帧,都被附加了用于识别分属于哪个VLAN的特殊信息。让交换机间互联的网线集中到一根上。

    汇聚链接如何实现跨越交换机间的VLAN:

     (1)A发送的数据帧从交换机1经过汇聚链路到达交换机2时,在数据帧上附加了表示属于红色VLAN的标记。

      (2)交换机2收到数据帧后,经过检查VLAN标识发现这个数据帧是属于红色VLAN的。

      (3)因此去除标记后根据需要将复原的数据帧只转发给其他属于红色VLAN的端口。

       这时的转送,是指经过确认目标MAC地址并与MAC地址列表比对后只转发给目标MAC地址所连的端口。只有当数据帧是一个广播帧、多播帧或是目标不明的帧时,它才会被转发到所有属于红色VLAN的端口。同理,蓝色VLAN发送数据帧时的情形也与此相同。

      汇聚链路上流通着多个VLAN的数据,自然负载较重。因此,在设定汇聚链接时,有一个前提就是必须支持100Mbps以上的传输速度。

 

 

 

七、散碎知识点  

(1)在一个支持VLAN特性的交换网络中,我们把交换机与终端计算机直接相连的链路称为 Access 链路( Access Link),把 Access链路上交换机一侧的端口称为 Access 端口( Access Port)。同时,我们把交换机之间直接相连的链路称为 Trunk链路( Trunk Link),把 Trunk链路上两侧的端口称为 Trunk端口( Trunk Port)。在一条 Access 链路上运动的帧只能是(或者说应该是) Untagged帧,并且这些帧只能属于某个特定的VLAN;在一条 Trunk链路上运动的帧只能是(或者说应该是) Tagged帧,并且这些帧可以属于不同的VLAN。一个 Access 端口只能属于某个特定的VLAN,并且只能让属于这个特定VLAN的帧通过;一个 Trunk端口可以同时属于多个VLAN,并且可以让属于不同VLAN的帧通过。

  

 

 

  每一个交换机的端口(无论是Access端口还是Trunk端口)都应该配置一个PVID( Port VLAN ID),到达这个端口的 Untagged帧将一律被交换机划分到PVID所指代的VLAN,例如,如果一个端口的PVID被配置为5,则所有到达这个端口的 Untagged帧都将被认定为是属于VLAN5的帧。默认情况下,PVID的值为1。概括地讲,链路(线路)上运动的帧,可能是Tagged帧,也可能是Untagged帧。但一台交换机内部不同端口之间运动的帧一定是(应该是)Tagged帧。
 
(2)Access端口
 
  a.当Access端口从链路(线路)上收到一个Untagged帧后,交换机会在这个帧中添加上VID为PVID的Tag,然后对得到的Tagged帧进行转发操作。
 
  b.当Access端口从链路(线路)上收到一个Tagged帧后,交换机会检查这个帧的Tag中的VID是否与PVID相同。如果相同,则对这个Tagged帧进行转发操作;如果不同,则直接丢弃掉这个Tagged帧。
 
  c.当一个Tagged帧从本交换机的其他端口到达一个Access端口后,交换机会检查这个帧的Tag中的VID是否与PVID相同。如果相同,则将这个Tagged帧进行剥离,然后将得到的Untagged帧从链路(线路)上发送出去;如果不同,则直接丢弃掉这个Tagged帧。
 
(3)Trunk端口
  对于每一个Trunk端口,除了要配置PVID外,还必须配置允许通过的VLAN ID列表。
 
  a.当 Trunk端口从链路(线路)上收到个 Untagged帧后,交换机会在这个帧中添加上VID为PVID的Tag,然后查看PVID是否在允许通过的 VLAN ID列表中。如果在,则对得到的 Tagged帧进行转发操作;如果不在,则直接丢弃得到的 Tagged帧。

  b.当Trunk端口从链路(线路)上收到一个Tagged帧后,交换机会查看这个的Tag中的ID是否在允许通过的VLAN ID列表中。如果在,则对该 Tagged帧进行转发操作;如果不在,则直接丢弃该 Tagged帧。

  c.当一个Tagged帧从本交换机的其他端口到达一个Trunk端口后,如果这个帧的Tag中的VID不在允连通过的VLAN ID列表,则该 Tagged帧会被直接丢弃。

  d.当一个 Tagged帧从本交换机的其他端口到达一个 Trunk端口后,如果这个帧的Tag中的VID在允许通过的 VLAN ID列表中,且VID与PVID相同,则交换机会对这个 Tagged帧的Tag进行剥离,然后将得到的 Untagged帧从链路(线路)上发送出去。

  e.当一个 Tagged帧从本交换机的其他端口到达一个Trunk端口后,如果这个帧的Tag中的VID在允许通过的 VLAN ID列表中,但VID与PVID不相同,则交换机不会对这个 Tagged帧的Tag进行剥离,而是直接将它从链路(线路)上发送出去。
 
(4)Hybrid端口
  既可以将交换机上与终端计算机相连的端口设置为Hybrid端口,也可以将交换机上与其他交换机相连的端口设置为Hybrid端口。
 
  Hybrid端口除了要配置PVID外,还需要两个VLAN ID列表,一个是Untagged VLAN ID列表,另一个是Tagged VLAN ID列表。这两个VLAN ID列表中的所有VLAN的帧都是允许通过这个Hybrid端口的。
 
  a.当Hybrid端口从链路(线路)上收到一个Untagged帧后,交换机会在这个帧中添加上VID为PVID的Tag,然后查看PVID是否在Untagged VLAN ID列表或Tagged VLAN ID列表中。如果在,则对得到的Tagged帧进行转发操作;如果不在,则直接丢弃该 Tagged帧。
 
  b.当Hybrid端口从链路(线路)上收到一个Tagged帧后,交换机会查看这个帧的Tag中的VID是否在Untagged VLAN ID列表或Tagged VLAN ID列表中。如果在,则对该Tagged帧进行转发操作;如果不在,则直接丢弃该 Tagged帧。
 
  c.当一个Tagged帧从本交换机的其他端口到达一个Hybrid端口后,如果这个帧的Tag中的VID既不在Untagged VLAN ID列表中,也不在Tagged VLAN ID列表中,则该 Tagged帧会被直接丢弃。
 
  d.当一个 Tagged帧从本交换机的其他端口到达一个Hybrid端口后,如果这个帧的Tag中的VID在Untagged VLAN ID列表中,则交换机会对这个 Tagged帧的Tag进行剥离,然后将得到的Untagged帧从链路(线路)上发送出去。
 
  e.当一个 Tagged帧从本交换机的其他端口到达一个Hybrid端口后,如果这个帧的Tag中的VID在Tagged VLAN ID列表中,则交换机不会对这个 Tagged帧的Tag进行剥离,而是直接将它从链路(线路)上发送出去。
 
  Hybrid端口的工作机制比Trunk端口和Access端口更为丰富灵活;Trunk端口和Access端口可以看成是Hybrid端口的特例。当Hybrid端口配置中的Untagged VLAN ID列表中有且只有PVID,并且Tagged VLAN ID列表为空时,Hybrid端口就等效于一个Access端口。

  

  

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