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网络配置基础知识之VLAN
作者:张禹辉 日期:2019年12月04日 来源:研发部 浏览:

内容导读:VLAN(Virtual Local Area Network)即虚拟局域网,是将一个物理的LAN在逻辑上划分成多个广播域的通信技术。VLAN内的主机间可以直接通信,而VLAN间不能直接通信,从而将广播报文限制在一个VLAN内。

VLAN(Virtual Local Area Network)即虚拟局域网,是将一个物理的LAN在逻辑上划分成多个广播域的通信技术。VLAN内的主机间可以直接通信,而VLAN间不能直接通信,从而将广播报文限制在一个VLAN内。

以太网是一种基于CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)的共享通讯介质的数据网络通讯技术。当主机数目较多时会导致冲突严重、广播泛滥、性能显著下降甚至造成网络不可用等问题。通过交换机实现LAN互连虽然可以解决冲突严重的问题,但仍然不能隔离广播报文和提升网络质量。

在这种情况下出现了VLAN技术,这种技术可以把一个LAN划分成多个逻辑的VLAN,每个VLAN是一个广播域,VLAN内的主机间通信就和在一个LAN内一样,而VLAN间则不能直接互通,这样,广播报文就被限制在一个VLAN内。

使用VLAN能给用户带来以下受益。

· 限制广播域:广播域被限制在一个VLAN内,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内的用户不能和其它VLAN内的用户直接通信。

· 提高了网络的健壮性:故障被限制在一个VLAN内,本VLAN内的故障不会影响其他VLAN的正常工作。

· 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。

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),用以标识VLAN信息。

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。

常用设备中:

· 用户主机、服务器、Hub、傻瓜交换机只能收发Untagged帧。

· 交换机、路由器和AC既能收发Tagged帧,也能收发Untagged帧。

· 语音终端、AP等设备可以同时收发一个Tagged帧和一个Untagged帧。

为了提高处理效率,交换机内部处理的数据帧一律都是Tagged帧。

交换机内部处理的数据帧一律都带有VLAN标签,而现网中交换机连接的设备有些只会收发Untagged帧,要与这些设备交互,就需要接口能够识别Untagged帧并在收发时给帧添加、剥除VLAN标签。同时,现网中属于同一个VLAN的用户可能会被连接在不同的交换机上,且跨越交换机的VLAN可能不止一个,如果需要用户间的互通,就需要交换机间的接口能够同时识别和发送多个VLAN的数据帧。

为了适应不同的连接和组网,华为定义了Access接口、Trunk接口、Hybrid接口和QinQ接口4种接口类型,以及接入链路(Access Link)和干道链路(Trunk Link)两种链路类型,其中Access接口、Trunk接口和Hybrid接口。

Access接口

Access接口一般用于和不能识别Tag的用户终端(如用户主机、服务器等)相连,或者不需要区分不同VLAN成员时使用。它只能收发Untagged帧,且只能为Untagged帧添加唯一VLAN的Tag。

Trunk接口

Trunk接口一般用于连接交换机、路由器、AP以及可同时收发Tagged帧和Untagged帧的语音终端。它可以允许多个VLAN的帧带Tag通过,但只允许一个VLAN的帧从该类接口上发出时不带Tag(即剥除Tag)。

Hybrid接口

Hybrid接口既可以用于连接不能识别Tag的用户终端(如用户主机、服务器等)和网络设备(如Hub、傻瓜交换机),也可以用于连接交换机、路由器以及可同时收发Tagged帧和Untagged帧的语音终端、AP。它可以允许多个VLAN的帧带Tag通过,且允许从该类接口发出的帧根据需要配置某些VLAN的帧带Tag(即不剥除Tag)、某些VLAN的帧不带Tag(即剥除Tag)。

Hybrid接口和Trunk接口在很多应用场景下可以通用,但在某些应用场景下,必须使用Hybrid接口。比如在2:1 VLAN映射中,服务提供商网络的多个VLAN的报文在进入用户网络前,需要剥离外层VLAN Tag,此时Trunk接口不能实现该功能,因为Trunk接口只能使该接口缺省VLAN的报文不带VLAN Tag通过。

QinQ接口

QinQ(802.1Q-in-802.1Q)接口是使用QinQ协议的接口,一般用于私网与公网之间的连接。它可以给帧加上双层Tag,即在原来Tag的基础上,给帧加上一个新的Tag,从而可以支持多达4094×4094个VLAN,满足网络对VLAN数量的需求。外层的Tag通常被称作公网Tag,用来标识公网的VLAN;内层Tag通常被称作私网Tag,用来标识私网的VLAN。

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