vlan技术思维导图:
VLAN(Virtual LAN):
翻译成中文是“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。
那么,为什么需要分割广播域呢?那是因为,如果仅有一个广播域,有可能会影响到网络整体的传输性能
在理解了“为什么需要VLAN”之后,接下来让我们来了解一下交换机是如何使用VLAN分割广播域的。
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)---泛洪,VLAN通过限制广播帧转发的范围分割了广播域。
vlan技术产生背景:
路由器具有隔离广播域的功能,而交换机没有,为了解决广播域的问题,引入VLAN,通过逻辑上的划分,减小广播域范围
vlan的作用及特点:
作用:将一个物理网络划分为多个逻辑网络,从而实现将一个大的广播域划分为多个不同的,规模小的广播域
特点:
同一VLAN内的主机可以通信,不同VLAN内的主机不能通过 二层交换机通信,只能借助三层设备通信
vlan的实现过程:
(1)同一交换机VLAN内的通信
工作过程:
pc发送数据帧进入交换机,会被打上VLAN tag;VLAN tag中的VLAN id就是收到数据帧的接口的所属VLAN;一旦数据帧被打上VLAN tag,就变成了802.1Q格式的帧;
交换机检查数据帧的目的MAC地址,进行判断;若目的Mac地址对应的接口允许tag中的VLAN id通过,则数据帧可以转发;否则,丢弃该帧
数据帧从接口发往pc前,会剥离VLAN tag,使之还原为标准的以太网帧格式
(2)跨交换机的同一vlan的通信
工作过程:
数据帧从主机出来后会进入到交换机,交换机收到后会给此数据帧打上一个vlan tag(tag中的vlan ID就是交换机收到数据帧接口的vlan ID),此时数据帧变成了一个802.1q格式的帧。在发送端802.1Q格式的数据帧离开交换机时,检查该接口的vlan允许列表,若允许,则带标签发送,反之则丢弃。接收端的交换机收到后,交换机检查目标MAC地址的主机接口所属的vlan ID,如果此vlan ID与802.1q帧格式中的vlan ID一致,则转发该数据帧,否则丢弃。
注意:数据从交换机发往主机前,需要剥离掉vlan TAG,使之还原为原始的以太网数据帧。
vlan的划分方式:(五种划分方式)
(1)基于接口划分:
VLAN的范围:0-4095,其中0和4095为系统保留,1-4094用户可用
PVID:缺省VLAN,默认VLAN 1
优点:划分方式简单,容易实现
缺点:主机移动,需要重新配置VLAN
(2)基于IP地址划分:
建立IP地址与VLANID的映射关系
优点:易于主机移动
(3)基于MAC地址划分:
建立MAC地址与VLANID的映射关系
缺点:配置易出错,主机不易移动
(4)基于协议划分:
建立协议簇类型和VLAN id的映射关系
(5)基于策略的划分:
多种方式的组合,需要管理员预先设置策略
注意:VLAN划分方式排序优先级:MAC>IP>协议>端口
交换机接口类型:
access:
(1)定义:一般连接PC、服务器等终端设备,一个接口只能加入一个VLAN。
(2)特点:
接收帧:
收到untagged的数据帧,打上该接口PVID的标签,并接收;
收到tagged数据帧,与该接口PVID比较,相同则接受,不同则丢弃;
发送帧:
剥离标签发送
trunk:
(1)定义:一般用于交换机间互连、路由器、防火墙等设备的子接口;
可以允许多个VLAN的数据帧通过;
(2)特点:
接收帧:
untagged数据帧,打上该接口的PVID的标签,同时看下该接口的PVID是否在接口允许列表中,如果在就并接收,否则丢弃;
tagged数据帧,查看VID是否在该接口允许列表中,如果在则接收,反之则丢弃;
发送帧:
VID在允许列表中,且VID与PVID一致,则剥离标签发送;
VID在允许列表中,但VID与PVID不一致,则直接带标签发送;
不在允许列表中,则直接丢弃;
hybrid:
(1)定义:
既可连接pc或者路由器,能来连接交换机,可以允许多个VLAN的数据通过;
可以手动配置hybrid端口发出的数据帧,哪个VLAN保留标签,哪个VLAN撕掉标签;
hybrid收到未打tag的帧,会重新打上缺省VLAN的tag;
(2)特点:
接收帧:
untagged数据帧,打上PVID的标签,并接收;
tagged数据帧,查看VID是否在允许列表中,如果在则接收,反之则丢弃;
发送帧:
Tag中的VLAN ID与pvid一致,则剥离tag并发送;
Tag中的VLAN ID与pvid不一致:
Tag中的VLAN ID出现在tagged表中,则保留tag发送;
Tag中的VLAN ID出现在untagged表中,则剥离tag发送;
(3)hybird应用(每个PC都能和服务器通信,但PC之间不互通)
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]port hybrid untagged vlan 10 100 配置untag的vlan列表
批量进入端口配置
方法1:[SW2]int range g0/0/1 to g0/0/4
方法2:[SW2]port-group group-member GigabitEthernet 0/0/2 to GigabitEthernet 0/0/4
vlan间通信背景:
同一VLAN内通信,可以通过二层交换机实现;
VLAN间的通信,只能依靠三层设备(路由器、三层交换机)
(1)使用路由器物理接口
特点:在路由器上配接口IP,作为主机网关。但这需要路由器与每个VLAN建立一条物理连接,路由器接口很少,浪费路由器接口。
(2)使用路由器子接口(单臂路由)
特点:一旦出故障,网络就瘫痪了。
配置命令
[r1]int g0/0/0.1 创建子接口
[r1-GigabitEthernet0/0/0.1]dot1q termination vid 2 封装802.1q格式
[r1-GigabitEthernet0/0/0.1]arp broadcast enable 开启arp广播
(3)使用三层交换机的VLANIF接口
二层接口与三层接口对比
1、二层接口不能配置IP,三层可以配置IP
2、二层接口只有转发功能,三层接口有转发和路由的功能
3、二层接口不能隔离广播域,但三层接口可以