VLAN技术原理和配置方法

一、VLAN产生的背景

虚拟局域网(VLAN)，是英文Virtual Local Area Network的缩写，随着网络规模不断扩大，网络中的广播报文也随之增加，结果就是使交换机的负担不停的加重，并且一些终端设备也会收到不希望收到的报文。

VLAN技术的产生为网络增加了必要的转发控制手段，使网络中的站点不拘泥于所处的物理位置，而可以根据需要灵活地加入不同的逻辑子网。

二、 VLAN的技术原理

技术原理引用自：「攻城狮9527」的原创文章，原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/z429831417/article/details/50498072

以太网交换机中是根据目的MAC地址来查MAC地址表进行数据帧的转发，MAC地址表中包含了MAC地址与端口的一个对应的关系，当交换机收到一个数据帧的时候，交换机会查看该数据帧中的目的MAC地址，如果是一个单播帧，交换机会查表从对应的端口转发出去，如果是广播地址，那么交换机会从除开收到该广播帧的以外的所有端口发送出去；但是在VLAN 技术中，交换机在数据帧中加上一个标签，然后交换机在查表的过程之外还要检查端口上的标签是否匹配，交换机只会在属于这个标签的端口上进行转发，如果不是就不进行转发操作。
上图就是一个带IEEE802.1Q标记的以太网帧格式，我们现在重点来看中间的tag字段，tag字段总共占四个字节，其中TPID（标签协议标识）和TCI（标签控制信息）各占两个字节；TPID是什么？TPID是IEEE定义的新的类型，标识这是一个封装了802.1Q标签的帧，其中就包含了一个固定的值0x8100。后面的TCI又包含了三个字段。分别是priority（优先级）、CFI、VLAN ID；priority占3位，指定帧的优先级，一共有8种优先级，从0-7；CFI占1为，当这个值为0时说明这是一个规范格式，为1时是非规范格式，它在令牌环网、FDDI网络中来指示封装帧中所带的地址的比特次序；VLAN ID字段占12位，指明该数据帧所在的vlan编号，VLAN的编号共4096个，但是0和4096保留，所以可用的也就4094个，其中的vlan 1是交换机的默认vlan。

三、VLAN标签应用规则

3.1VLAN转发流程

1.收到对端设备以太网帧；
2.判断是否为Tagged，如果是使用自身的VLAN ID，如果否添加PVID；
3.交换机是否创建了该VLAN，如果是判断目标端口是否允许该vlan转发，允许则转发，如果为否则丢弃该报文；入托交换机没有创建该vlan，则直接丢弃。

3.2 Access接口VLAN属性

交换机先创建vlan 10，并设置G0/0/1口为Access


现在查看G0/0/1口属性：

当接收到的报文不带标签时：接收该报文并为该报文添加缺省vlan 10 的标签。 当接收到的报文带标签时，当VLAN ID与缺省VLAN ID相同时接收该报文，当VLAN ID与缺省VLAN ID不同时丢弃该报文。当接口需要对外发送数据时由于VLAN ID就是缺省VLAN ID，不用设置，去掉标签后发送。

3.3 Trunk接口VLAN属性

设置G0/0/2口为Trunk

现在查看G0/0/2口属性：

Trunk端口在接收数据时：当VLAN ID与缺省VLAN ID相同时接收该报文，当VLAN ID与缺省VLAN ID不同时，但VLAN ID是该端口允许通过的VLAN ID时接收该报文。当VLAN ID与缺省VLAN ID不同时，且VLAN ID是该端口不允许通过的VLAN ID时丢弃该报文。
Trunk端口在发送数据时：当VLAN ID与缺省VLAN ID相同时去掉标签，发送该报文。 当VLAN ID与缺省VLAN ID不同时保持原有标签，发送该报文。

3.4 Hybrid端口VLAN属性

设置G0/0/3口为Hybrid（交换机启动默认的端口模式）

现在查看G0/0/3口属性：