VLAN工作原理(VLAN通信原理)详解

VLAN工作原理（VLAN通信原理）详解

VLAN工作原理即VLAN通信原理

1、vlan基本通信原理

为了提高处理效率，交换机内部的数据帧一律都带有VLAN Tag，以统一方式处理。当一个数据帧进入交换机接口时，如果没有带VLAN Tag，且该接口上配置了PVID（Port Default VLAN ID），那么，该数据帧就会被标记上接口的PVID。如果数据帧已经带有VLAN Tag，那么，即使接口已经配置了PVID，交换机不会再给数据帧标记VLAN Tag。

由于接口类型不同，交换机对数据帧的处理过程也不同。下面根据不同的接口类型分别介绍。

由于设备所有的接口都默认加入VLAN1，因此当网络中存在VLAN1的未知单播、组播或者广播报文时，可能会引起广播风暴。对于不需要加入VLAN1的接口及时退出VLAN1，避免环路。

2、VLAN内跨越交换机通信原理

有时属于同一个VLAN的用户主机被连接在不同的交换机上。当VLAN跨越交换机时，就需要交换机间的接口能够同时识别和发送跨越交换机的VLAN报文。这时，需要用到Trunk Link技术。

Trunk Link有两个作用：

1、中继作用：

把VLAN报文透传到互联的交换机。

2、干线作用：

一条Trunk Link上可以传输多个VLAN的报文。

图1 Trunk Link通信方式示意图

例如在上图1所示的网络中，为了让DeviceA和DeviceB之间的链路既支持VLAN2内的用户通讯又支持VLAN3内的用户通讯，需要配置连接接口同时加入两个VLAN。

即应配置DeviceA的以太网接口Port2和DeviceB的以太网接口Port1同时加入VLAN2和VLAN3。

当用户主机Host A发送数据给用户主机Host B时，数据帧的发送过程如下：数据帧首先到达DeviceA的接口Port4。

接口Port4给数据帧加上Tag，Tag的VID字段填入该接口所属的VLAN的编号2。

DeviceA查询自己的MAC地址表中是否存在目的地址为DeviceB的MAC地址的转发表项。

如果存在，DeviceA将数据帧转发给接口Port2。

如果不存在，DeviceA会将数据帧发送到本设备上除port4接口外的所有属于VLAN2的接口。

接口Port2将帧转发到DeviceB上。

DeviceB收到数据帧后，会查询自己的MAC地址表中是否存在目的地址为Host B的MAC地址的转发表项。

如果存在，DeviceB会将数据帧发送给出接口Port3。

如果不存在，DeviceB会将数据帧发送到本设备上除port1接口外的所有属于VLAN2的接口。

接口Port3将数据帧发送给主机Host B。

本文转自重庆网管博客：https://www.360docs.net/doc/9c9541677.html,/vlan/56.html

3、VLAN间通信原理

划分VLAN后，不同VLAN之间不能直接通信。如果要实现VLAN间通信，可以采取以下方案：

图2 通过子接口实现VLAN间的通信

1、子接口

如上图2所示，DeviceA为支持配置子接口的三层设备，DeviceB为二层交换设备。LAN通过DeviceB的以太网接口（交换式以太网接口）与DeviceA的以太网接口（路由式以太网接口）相连。用户主机被划分到两个VLAN：VLAN2和VLAN3。可通过如下配置实现VLAN间互通。

在DeviceA的以太网接口（与DeviceB相连的以太网接口）上创建2个子接口Port1.1和Port2.1，并配置802.1Q封装与VLAN2和VLAN3分别对应。

配置子接口的IP地址，保证两个子接口对应的IP地址路由可通。

将DeviceB与DeviceA相连的以太网接口类型配置为Trunk或Hybrid类型，允许VLAN2和VLAN3的帧通过。

将用户设备的缺省网关设置为所属VLAN对应子接口的IP地址。

主机A和C的通信过程如下:

主机A将主机C的IP地址和自己所在网段进行比较，发现主机C和自己不在同一个子网。

主机A发送ARP请求给自己的网关DeviceA，请求网关的MAC地址。

DeviceA收到该ARP请求后，返回ARP应答报文，报文中源MAC地址为VLAN2对应子接口的MAC地址。

主机A学习到网关的MAC地址。

主机A向网关发送目的MAC为子接口MAC地址、目的IP为主机C的IP地址的报文。

DeviceA收到该报文后进行三层转发，发现主机C的IP地址为直连路由，报文将通过VLAN3关联的子接口进行转发。

DeviceA作为VLAN3内主机的网关，向VLAN3内发送一个ARP广播，请求主机C的MAC地址。

主机C收到网关发送的ARP广播后，对此请求进行ARP应答。

网关收到主机C的应答后，就把主机A的报文发送给主机C。主机A之后要发给C的报文都先发送给网关，由网关做三层转发。

2、VLANIF接口

三层交换技术是将路由技术与交换技术合二为一的技术，在交换机内部实现了路由，提高了网络的整体性能。三层交换机通过路由表传输第一个数据流后，会产生一个MAC地址与IP地址的映射表。当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是通过三层，从而消除了路由器进行路由选择而造成的网络延迟，提高了数据包转发效率。

为了保证第一次数据流通过路由表正常转发，路由表中必须有正确的路由表项。因此必须在三层交换机上部署三层接口并部署路由协议，实现三层路由可达。VLANIF接口由此而产生。

VLANIF接口是三层逻辑接口，可以部署在三层交换机上，也可以部署在路由器上。

在下图3所示的网络中，交换机上划分了2个VLAN：VLAN2和VLAN3。可通过如下配置实现VLAN间互通。

在Device上创建2个VLANIF接口并配置VLANIF接口的IP地址，保证两个VLANIF接口对应的IP地址路由可通。

将用户设备的缺省网关设置为所属VLAN对应VLANIF接口的IP地址。

图3 通过VLANIF接口实现VLAN间的通信

主机A和C的通信过程如下:

主机A将主机C的IP地址和自己所在网段进行比较，发现主机C和自己不在同一个子网。

主机A发送ARP请求给自己的网关Device，请求网关的MAC地址。

Device收到该ARP请求后，返回ARP应答报文，报文中源MAC地址为VLANIF2的MAC地址。

主机A学习到网关的MAC地址。

主机A向网关发送目的MAC为VLANIF接口MAC地址、目的IP为主机C的IP 地址的报文。

Device收到该报文后进行三层转发，发现主机C的IP地址为直连路由，报文将通过VLANIF3接口进行转发。

Device作为VLAN3内主机的网关，向VLAN3内发送一个ARP广播，请求主机C的MAC地址。

主机C收到网关发送的ARP广播后，对此请求进行ARP应答。

网关收到主机C的应答后，就把主机A的报文发送给主机C。主机A之后要发给C的报文都先发送给网关，由网关做三层转发。