1、VLAN虚虚拟局域网局域网原理与配置原理与配置以太网是一种基于CSMA/CD的数据网络通信技术，其特征是共享通信介质。当主机数目较多时会导致安全隐患、广播泛滥、性能显著下降甚至造成网络不可用。在这种情况下出现了VLAN(Virtual Local Area Network)技术解决以上问题。在本课程中，将介绍VLAN技术的相关概念，介绍不同二层接口的工作原理，并且会介绍VLAN的应用及其数据转发原理和相关配置。学完本课程后，您将能够：了解VLAN技术的产生背景识别数据所属的VLAN掌握不同的VLAN划分方式描述网络中VLAN数据的通信过程掌握VLAN的基本配置1.1.什么是什么是VLAN2.VLAN的基本概念3.VLAN的应用4.VLAN的配置示例传统以太网的问题传统以太网的问题在典型交换网络中，当某台主机发送一个广播帧或未知单播帧时，该数据帧会被泛洪，甚至传递到整个广播域。广播域越大，产生的网络安全问题、垃圾流量问题，就越严重。单播帧PC1PC2有效流量垃圾流量SW1SW2SW3SW4SW5SW6SW7（注：假定此时SW1、SW3、SW7的MAC地址表中存在关于PC2的MAC地址表项

2、，但SW2和SW5不存在关于PC2的MAC地址表项。）二层广播域二层广播域(广播域广播域)虚拟局域网虚拟局域网(VLAN,Virtual LAN)PC2SW1SW2SW3SW4SW5SW6SW7PC1VLAN网络网络(多个广播域多个广播域)广播帧虚拟局域网VLAN可以隔离广播域。特点：不受地域限制。同一VLAN内的设备才能直接进行二层通信。1.什么是VLAN2.VLAN的基本原理的基本原理3.VLAN的应用4.VLAN的配置示例如何如何实现VLANSwitch1与Switch2同属一个企业，该企业统一规划了网络中的VLAN。其中VLAN10用于A部门，VLAN20用于B部门。A、B部门的员工在Switch1和Switch2上都有接入。PC1发出的数据经过Switch1和Switch2之间的链路到达了Switch2。如果不加处理，后者无法判断该数据所属的VLAN，也不知道应该将这个数据输出到本地哪个VLAN中。PC3VLAN20PC2PC1123Switch145543Switch221数据帧数据帧VLAN10VLAN20PC4VLAN10识别VLAN划分VLAN处理VLAN数据帧VLA

3、N标签(VLAN Tag)交换机如何识别接收到的数据帧属于哪个VLAN？VLAN 10VLAN 20收到了数据帧，它们属于哪个VLAN？20识别VLAN划分VLAN处理VLAN数据帧VLAN标签标签要 使 交 换 机 能 够 分 辨 不 同VLAN的报文，需要在报文中添加标识VLAN信息的字段。IEEE 802.1Q协议规定，在以太网数据帧中加入4个字节的VLAN标签，又称VLAN Tag，简称Tag。SW1SW2VLAN数据帧数据帧TPID(0 x8100)PRICFIVLAN ID16bit3bit1bit12bit目的MAC地址 源MAC地址类型DataFCS原始以太网数据帧（无标记帧，Untagged帧）802.1QTag802.1Q帧（标记帧，Tagged帧）目的MAC地址 源MAC地址类型DataFCSTag在此处插入802.1Q TagTPID（标签协议标识符）：标识数据帧的类型，值为0 x8100时表示802.1Q帧。PRI（优先级）：标识帧的优先级，主要用于QoS。CFI（标准格式指示符）：在以太网环境中，该字段的值为0。VLAN ID（VLAN标识符）：标识该帧所属

4、的VLAN。识别VLAN划分VLAN处理VLAN数据帧VLAN的的实现Switch1和Switch2之间的链路要承载多个VLAN的数据，需要一种基于VLAN的数据“标记”手段，以便对不同VLAN的数据帧进行区分。IEEE 802.1Q标准（也被称为Dot1Q）定义了该“标记”方法。该标准对传统的以太网数据帧进行修改，在帧头中插入802.1Q Tag，而在该Tag中，便可以写入VLAN信息。PC3VLAN20PC2PC1123Switch145543Switch221VLAN10VLAN20PC4VLAN10原始数据帧1原始数据帧2原始数据帧2原始数据帧1打了标记的数据帧打了标记的数据帧识别VLAN划分VLAN处理VLAN数据帧VLAN的划分方式的划分方式整个网络是如何划分VLAN的？SW1主机1主机2主机3主机4GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/3GE0/0/410.0.1.1MAC110.0.2.1MAC210.0.1.2MAC310.0.2.2MAC4VLAN划分方式划分方式VLAN 10VLAN 20基于接口GE0/0/1，GE0/0/3GE0/0/2，GE0/0/4基于M

5、AC地址MAC 1，MAC 3MAC 2，MAC 4基于IP子网划分10.0.1.*10.0.2.*基于协议划分IPIPv6基于策略10.0.1.*+GE0/0/1+MAC 110.0.2.*+GE0/0/2+MAC 2识别VLAN划分划分VLAN处理VLAN数据帧基于接口的基于接口的VLAN划分划分SW1SW2主机1主机2主机3主机4VLAN 10VLAN 20PVID 10PVID 10PVID 20PVID 20PVID 1PVID 1主机移动，需要重新配置VLAN10识别VLAN划分划分VLAN处理VLAN数据帧基于接口的基于接口的VLAN划分划分原理原理根据交换机的接口来划分VLAN。网络管理员预先给交换机的每个接口配置不同的PVID，将该接口划入PVID对应的VLAN。当一个数据帧进入交换机时，如果没有带VLAN标签，该数据帧就会被打上接口指定PVID的Tag，然后数据帧将在指定PVID中传输。缺省缺省VLAN，PVIDPort VLAN ID，是接口上的缺省VLAN。取值：14094。基于基于MAC地址的地址的VLAN划分划分MAC地址地址VLAN IDMAC 110MA

6、C 210SW1的MAC地址与VLAN表识别VLAN划分划分VLAN处理VLAN数据帧基于基于MAC地址的地址的VLAN划分划分原理原理根据数据帧的源MAC地址来划分VLAN。网络管理员预先配置MAC地址和VLAN ID映射关系表。当交换机收到的是Untagged帧时，就依据该表给数据帧添加指定VLAN的Tag，然后数据帧将在指定VLAN中传输。映射表映射表记录了MAC地址和VLAN ID的关联情况。SW1SW2主机1MAC 1主机2MAC 2主机3MAC 3主机4MAC 4VLAN 10VLAN 20GE0/0/1GE0/0/2主机移动，不需要重新配置VLAN10以太网二层接口类型以太网二层接口类型Access接口Trunk接口识别VLAN划分VLAN处理理VLAN数据数据帧接口类型接口类型Access接口接口交换机上常用来连接用户PC、服务器等终端设备的接口。Access接口所连接的这些设备的网卡往往只收发无标记帧。Access接口只能加入一个VLAN。Trunk接口接口Trunk接口允许多个VLAN的数据帧通过，这些数据帧通过802.1Q Tag实现区分。Trunk接口常用于交换

7、机之间的互联，也用于连接路由器、防火墙等设备的子接口。Hybrid接口接口Hybrid接口与Trunk接口类似，也允许多个VLAN的数据帧通过，这些数据帧通过802.1Q Tag实现区分。用户可以灵活指定Hybrid接口在发送某个（或某些）VLAN的数据帧时是否携带Tag。VLAN10VLAN10VLAN20VLAN20Access接口接口；GE0/0/1Access（VLAN10）交换机内部接收帧发送帧10无标记帧接口接口收到收到Untagged帧：接收该帧，并打上该接口PVID的Tag。GE0/0/1Access（VLAN10）交换机内部10接口接口收到收到Tagged帧：当该帧的VLAN ID与该接口的PVID相同时，接收该帧。当该帧的VLAN ID与该接口的PVID不同时，丢弃该帧。GE0/0/1Access（VLAN10）交换机内部无标记帧帧的的VLAN ID与接口与接口PVID相同：相同：先剥离该帧的Tag，然后再将其从该接口发出。GE0/0/1Access（VLAN10）交换机内部20帧的的VLAN ID与接口与接口PVID不同：不同：禁止将该帧从该接口发出。1010识别

8、VLAN划分VLAN处理理VLAN数据数据帧无标记帧 标记帧10Trunk接口接口GE0/0/1Trunk（PVID=10）交换机内部10无标记帧接口接口收到收到Untagged帧：该帧打上PVID，当PVID在该接口允许通过的VLAN列表里时接收该帧；当PVID不在允许通过的VLAN列表里时，丢弃该帧。交换机内部10接口接口收到收到Tagged帧：当该帧的VLAN ID在该接口允许通过的VLAN列表里时，接收该帧，否则丢弃该帧。交换机内部无标记帧帧的的VLAN ID与接口与接口PVID相同：相同：当该帧的VLAN ID在该接口允许通过的VLAN列表中，则将该帧的Tag剥除，然后将其从该接口发送出去；如果VLAN ID不在允许通过的VLAN列表中则禁止将该帧从该接口发出。交换机内部20帧的的VLAN ID与接口与接口PVID不同：不同：当该帧的VLAN ID在该接口允许通过的VLAN列表中，则保留该帧的Tag，然后将其从该接口发送出去；如果VLAN ID不在允许通过的VLAN列表中则禁止将该帧从该接口发出。1010允许通行的VLAN：10GE0/0/1Trunk（PVID=1）允许通行

9、的VLAN：10GE0/0/1Trunk（PVID=10）允许通行的VLAN：10GE0/0/1Trunk（PVID=10）允许通行的VLAN：2020识别VLAN划分VLAN处理理VLAN数据数据帧接收帧发送帧无标记帧 标记帧10Access接口与接口与Trunk接口接口举例例请描述主机之间数据访问的全流程。SW1与SW2的Trunk接口SW1主机1主机2主机3主机4VLAN 10VLAN 10VLAN 20VLAN 20SW2PVID 10PVID 20PVID 10PVID 20PVID 1PVID 11020Access接口Trunk接口识别VLAN划分VLAN处理理VLAN数据数据帧允许通过列表VLAN ID11020Hybrid接口接口GE0/0/1Hybrid（PVID=10）交换机内部10接口接口收到收到Untagged帧：打上PVID，当PVID在该接口允许通过的VLAN列表里时接收该帧；当PVID不在允许通过的VLAN列表里时，丢弃该帧。交换机内部10接口接口收到收到Tagged帧：当该帧的VLAN ID在该接口允许通过的VLAN列表里时，接收该帧，否则丢弃该帧。交

10、换机内部无标记帧帧的的VLAN ID是是该接接口口允允许通通过的的VLAN ID：当管理员通过命令设置发送该VLAN的帧时不携带Tag，则将该帧的Tag剥除，然后将其从该接口发送出。交换机内部20帧的的VLAN ID是是该接接口口允允许通通过的的VLAN ID：当管理员通过命令设置发送该VLAN的帧时携带Tag，则保留该帧的Tag，然后将其从该接口发送出去。1010允许通行的VLAN：10GE0/0/1Hybrid（PVID=1）允许通行的VLAN：10GE0/0/1Hybrid（PVID=10）允许通行的VLAN：10GE0/0/1Hybrid（PVID=10）允许通行的VLAN：2020识别VLAN划分VLAN处理理VLAN数据数据帧无标记帧无标记帧 标记帧10接收帧发送帧Hybrid接口接口举例例请描述主机访问服务器的全流程。主机1主机2服务器VLAN 10VLAN 100VLAN 20PVID 10PVID 1PVID 11020SW1SW2Port1交换机交换机1的允许通过列表的允许通过列表Port 1PVID 20Port 2PVID 100Port 1Port 3Port

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