VLAN技术详细解析
VLAN工作原理详解
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。
vlan 技术原理
vlan 技术原理VLAN（Virtual Local Area Network）技术是一种将同一物理网络划分成多个逻辑网络的技术。
它能够通过交换机将不同子网之间的数据流进行隔离，提高网络的安全性和灵活性。
1. VLAN的分类VLAN的分类主要有两种：基于端口和基于MAC地址。
基于端口的VLAN是指将交换机的一个端口或一组端口划分成一个VLAN，每个VLAN可以有不同的IP地址和子网掩码。
这种VLAN常用于企业内部网络，可以实现不同部门之间的隔离。
基于MAC地址的VLAN是指将网络中的设备按照MAC地址进行划分，同一VLAN中的设备可以相互通信，不同VLAN中的设备则需要通过路由器进行通信。
这种VLAN常用于大型企业和公共场所，例如机场、酒店和学校等公共场所的网络。
2. VLAN的实现原理交换机是VLAN技术实现的重要设备。
它通过将同一VLAN的设备置于同一虚拟网段内相互连接，从而形成一个逻辑上的子网，实现了不同VLAN之间的隔离。
VLAN的实现需要满足以下条件：（1）VLAN ID：每个VLAN都会有一个唯一的识别标识符，称为VLAN ID。
它是一个12位的二进制数，用于在交换机中标识不同的VLAN。
（2）端口划分：每个交换机的端口都需要划分到相应的VLAN中。
（3）VLAN之间的隔离：不同VLAN之间的通信需要通过路由器进行实现。
（4）VLAN成员关系：每个端口都需要设置成为VLAN的成员。
3. VLAN的优点（1）提高网络安全性：VLAN可以将不同的用户、不同的协议进行隔离，从而有效避免了网络中的信息泄漏和攻击。
（2）提高网络灵活性：VLAN可以将物理网络划分成多个逻辑网络，提高了网络的灵活性，避免了网络的冗余和浪费。
（3）提高网络性能：VLAN可以有效避免广播风暴和冲突，从而提高了网络的吞吐量和稳定性。
4. VLAN的应用VLAN被广泛应用于各种场景，如企业、教育、医疗、政府等多种领域。
vlan的工作原理
vlan的工作原理
VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）是将一个物理局域网划分为多个逻辑上的局域网的技术。
其工作原理如下：
1. 以太网帧：VLAN基于以太网帧来实现逻辑分割。
以太网帧是实现数据传输的基本单元，由目的MAC地址、源MAC地址、VLAN标签等字段组成。
2. VLAN标签：VLAN标签用于识别帧属于哪个VLAN。
VLAN标签通常插入在以太网帧的头部，这个操作称为“打标签”（tagging）。
3. 端口绑定：每个交换机端口都可以配置为一个或多个VLAN。
配置端口的VLAN意味着该端口会过滤掉不属于该VLAN的帧。
一个端口只能隶属于一个VLAN，但一个VLAN可以包含多个端口。
4. VLAN间通信：默认情况下，不同的VLAN之间是相互隔离的，即VLAN内的主机可以互相通信，但不同VLAN内的主机不能直接通信。
要实现不同VLAN间的通信，需要通过一些设备（如交换机、路由器）来进行数据转发。
5. 交换机处理：当交换机收到一帧时，会根据帧头中的VLAN标签来判断该帧属于哪个VLAN。
如果交换机配置了该VLAN，那么它会将帧转发到该VLAN所对应的端口上；如果交换机未配置该VLAN，那么它会将帧丢弃。
总结来说，VLAN通过将一个物理局域网划分为多个逻辑上的局域网，实现了不同VLAN之间的隔离和控制。
它提供了更灵活、更安全的网络管理方式，使网络更易于扩展和维护。
VLAN技术介绍
VLAN技术介绍
VLAN（Virtual Local Area Network），虚拟局域网，它是一种技术，用于实现在单个物理网络上创建多个广播域的网络，以满足安全、管理和
性能要求。
它把多个客户端连接到一个网络，而不必拆动网线、配置新的
路由器等。
从技术上讲，VLAN是一种在多个物理网段上实现虚拟局域网
的技术，特点是虚拟的、可编程的、安全的。
VLAN是一种技术，可将一个大型物理网络划分成若干不同的局域网，这样每个局域网中的网络设备具有相同的访问权限，其中部分设备可以通
过软件配置而实现VLAN技术，以提供更多的配置选项，以满足具体的网
络需求。
一、可实现网络的数据隔离，比如将一个物理网络分为多个VLAN
（比如教师VLAN和学生VLAN），从而保护网络中关键数据和网络设备的
安全；
二、可实现网络的管理，可以在VLAN中定义组织架构，从而将一个
大型的网络映射为一系列逻辑的分组，可以更容易地管理网络设备；
三、可实现网络的优化，采用VLAN技术可以提高网络的性能，可以
降低网络的延迟，减少因物理网络的广播而造成的影响；
四、可以实现网络的安全，VLAN技术可以限制网络上流量的传播。
VLAN技术详解
VLAN技术详解1 前⾔VLAN技术的出现不仅仅给我们在⽹络设计和规划上提供了更多的选择，也更为安全和⽅便的管理⽹络，同时由VLAN技术引出的各种相关应⽤也是层出不穷。
可以说VLAN技术是以太⽹技术的⼀个⾰命性的变⾰，同时也是以太⽹中最为基础和关键的技术。
本⽂主要针对VLAN技术产⽣的背景、VLAN技术的原理、VLAN的相关应⽤等⼏个部分来逐⼀进⾏介绍。
2 为什么需要VLAN?为什么需要VLAN技术，它的优点在哪⾥呢？在TCP／IP协议规范中，没有VLAN的定义。
当第⼆层⽹络交换机发展到⼀定程度的时候，传统的路由器由于在性能上的不⾜，它作为⽹络节点的统治地位受到了很⼤的挑战。
既然传统路由器是⽹络的瓶颈，⽽交换机⼜有如此优越的性能，为什么不⽤交换机取代传统路由器，来构造⽹络呢？我们都知道，位于协议第2层的交换机虽然能隔离冲突域，提⾼每⼀个端⼝的性能，但并不能隔离⼴播域，不能进⾏⼦⽹划分，不能层次化规划⽹络，更⽆法形成⽹络的管理策略，因为这些功能全都属于⽹络的第三层———⽹络层。
因此，如果只⽤交换机来构造⼀个⼤型计算机⽹络，将会形成⼀个巨⼤的⼴播域，结果是，⽹络的性能反⽽降低以⾄⽆法⼯作，⽹络的管理束⼿⽆策，这样的⽹络是不可想象的。
按照TCP／IP的原理，⼀般来说，⼴播域越⼩越好，⼀般不应超过200个站点。
那么，如何在⼀个交换⽹络中划分⼴播域呢？交换机的设计者们借鉴了路由结构中⼦⽹的思路，得出了虚⽹的概念，即通过对⽹络中的IP地址或MAC地址或交换端⼝进⾏划分，使之分属于不同的部分，每⼀个部分形成⼀个虚拟的局域⽹络，共享⼀个单独的⼴播域。
这样就可以把⼀个⼤型交换⽹络划分为许多个独⽴的⼴播域，即VLAN。
VLAN（Virtual LAN）中⽂叫做虚拟局域⽹，它的作⽤就是将物理上互连的⽹络在逻辑上划分为多个互不相⼲的⽹络，这些⽹络之间是⽆法通讯的，就好像互相之间没有连接⼀样，因此⼴播也就隔离开了。
VLAN的实现原理⾮常简单，通过交换机的控制，某⼀VLAN成员发出的数据包交换机只发给同⼀VLAN的其它成员，⽽不会发给该VLAN成员以外的计算机。
VLAN技术原理与配置
运行IP协议
运行IPX协议
运行IP协议
运行IPX协议
Int e/0/0 protocol-vlan vlan 10 all
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基于策略划分VLAN
Vlan 10 policy-vlan mac-address 0011-0011-0011 ip 1.1.1.1 int Ethernet 0/0/1
[Switch-Ethernet0/3]port trunk pvid vlan 3 \\配置Trunk-Link端口PVID
[Switch-Ethernet0/3]port trunk allow-pass vlan 5 \\配置Trunk-Link所允许通过的VLAN
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Hybird端口VLAN属性
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基于端口划分VLAN
Port 1
Port 4
Port 2 Port 3
主机A
主机B
主机C
主机D
VLAN信息表
VLAN 10 VLAN 20 VLAN 30
Port1
Port 2 Port 3
Port4
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基于MAC划分VLAN
Vlan10 mac-vlan mac-address 0011-0011-0011
C
PRI F
I
2B VLAN ID（12b）
TCI
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如何生成VLAN标签
Port 1
Port 10
Port 2 Port 7
主机A
主机B
主机C
主机D
端口
Port1 Port2 …… Port7 …… Port10
PVID
5 10 …… 5 …… 10
VLAN技术
VLAN技术1.VLAN的定义VLAN（Virtual Local Area Network，VLAN）即虚拟局域网，是一种近年来在计算机通信领域内逐渐发展起来的一种网络技术。
VLAN是将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成网段，从而实现虚拟工作组的一种技术。
它在广播抑制、动态组网等方面具有其他网络无法比拟的优越性，因此得到了长足的发展。
2.VLAN的实现原理与主要特征2.1 VLAN的实现原理是VLAN的实现原理是：当VLAN交换机从工作站接收到数据后，将对数据的部分内容进行检查，并与一个VLAN配置数据库（该数据库含有静态配置的或者动态学习而得到的MAC地址等信息）中的内容进行比较，然后确定数据去向。
如果数据要发往一个VLAN设备（VLAN-aware），则给这个数据加上一个标记（Tag）或者VLAN标识，根据VLAN标识和目的地址，VLAN交换机就可以将该数据转发到同一VLAN上适当的目的地；如果数据发往非VLAN设备（VLAN-unaware），则VLAN交换机发送不带VLAN标识的数据。
2.2 VLAN的主要功能2.2.1 广播抑制功能为了防止大量用户发送消息时形成广播风暴，避免造成整个网络性能下降甚至瘫痪，虚拟网技术将广播域按需要分成更小的、各自独立的VLAN。
这样能够使网络中广播包在消耗带宽中所占的比例大大降低，从而使网络性能得到显著提高。
2.2.2 动态网络功能在虚拟环境下，某一个VLAN成员与该VLAN仅仅是逻辑上的关系，而与地理位置无关。
因此，可以很方便地加入或撤除VLAN，克服了使用传统路由器隔离广播信息的方法所带来的问题。
2.2.3 网络安全功能根据安全需要，虚拟技术可以将不同层次的用户群划分为不同的VLAN，对不同用户之间的通信进行限制。
虚拟网之间的通信是通过路由技术实现的。
它能够使双方不知道彼此具体的MAC地址，从而消除通信双方直接连接的可能性，使网络安全性得到很大提高，还可以通过路由技术的包过滤等功能来进一步提高网络安全性2.3 VLAN的主要特征（1）所有成员组成一个VLAN。
VLAN技术深度详解
Vlan 技术详解什么是VLAN ？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。
在此让我们先复习一下广播域的概念。
广播域，指的是广播帧（目标MAC 地址全部为1）所能传递到的范围，亦即能够直接通信的范围。
严格地说，并不仅仅是广播帧，多播帧（Multicast Frame ）和目标不明的单播帧（Unknown Unicast Frame ）也能在同一个广播域中畅行无阻。
本来，二层交换机只能构建单一的广播域，不过使用VLAN 功能后，它能够将网络分割成多个广播域。
未分割广播域时……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。
具体原因，请参看附图加深理解。
图中，是一个由5台二层交换机（交换机1～5）连接了大量客户机构成的网络。
假设这时，计算机A 需要与计算机B 通信。
在基于以太网的通信中，必须在数据帧中指定目标MAC 地址才能正常通信，因此计算机A 必须先广播“ARP 请求（ARP Request ）信息”，来尝试获取计算机B 的MAC 地址。
交换机1收到广播帧（ARP 请求）后，会将它转发给除接收端口外的其他所有端口，也就交换机1 交换机2交换机3交换机4交换机5………… ……AB是Flooding 了。
接着，交换机2收到广播帧后也会Flooding 。
交换机3、4、5也还会Flooding 。
最终ARP 请求会被转发到同一网络中的所有客户机上。
请大家注意一下，这个ARP 请求原本是为了获得计算机B 的MAC 地址而发出的。
也就是说：只要计算机B 能收到就万事大吉了。
可是事实上，数据帧却传遍整个网络，导致所有的计算机都收到了它。
如此一来，一方面广播信息消耗了网络整体的带宽，另一方面，收到广播信息的计算机还要消耗一部分CPU 时间来对它进行处理。
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b
基于协议的VLAN
EtherSwitch-12
EtherSwitch-13
VLAN-2
IP user-2
IP user-5
IP user-6
UNIX IP
VLAN-27 AppleTalk user-10
AppleTalk user-7
IPX user-1 VLAN-4
IPX user-4
IPX Server
▪ Canonical Format Indicator（CFI）：这一位主要用 于总线型的以太网与FDDI、令牌环网交换数据时的帧 格式
▪ Priority：这3 位指明帧的优先级。一共有8 种优先级， 主要用于当交换机阻塞时，优先发送优先级高的数据包
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b
17
b
VLAN端口状态
Switch_config#show vlan id 2
VLAN id: 2, Name: VLAN0002 Mode: Static, Total Ports: 8
▪ 现要实现各个部门之间不能互相访问，但部门内部又可以 互相访问，而且这些电脑又要分别组成一个小局域网
3
b
什么是VLAN
VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网， 是一种通过将局域网内的设备逻辑地，而不是物理地划分 成一个个网段，从而实现虚拟工作组的技术。
4
b
什么是VLAN（续）
(1bit)
标签控制信息，包含：
▪ VLAN Identified（VLAN ID）
▪ Canonical Format Indicator（CFI）
▪ Priority
VLAN ID (12bits)
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b
802.1Q 标签头
▪ VLAN Identified（VLAN ID）：这是一个12 位的域， 指明VLAN 的ID，一共4096 个，每个支持802.1Q 协 议的主机发送出来的数据包都会包含这个域，以指明自 己所属的VLAN
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b
802.1Q 帧格式
▪ IEEE802.1Q:是国际标准协议，被几乎所有的网络设备生 产商所共同支持；
7 octets 1 octet
Preamble SFD
6
Destination Address
o6 cotcettests
Source Address
2 octets
802.1Q Tag Type
Host-2 Host-1
Host-4
Host-5
Host-3
Host-6 Host-7
Sniffer
Host-8
Host-9
VLAN 3
Host-10
优点: 随意改变网络设备的位置 缺点: 交换机管理能力要求高
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b
基于IP的VLAN
VLAN-10
Host-2 x.x.10.2
EtherSwitch-13 Host-3 Host-5 x.x.10.3 x.x.10.6
IP & IPX user-9
AppleTalk Server
优点: 基于应用的，可随意改变网络设备的位置 缺点: 需要查看数据包的三层报文头
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b
本章学习重点
VLAN的基本概念 802.1Q VLAN
802.1Q VLAN的基本配置 Super VLAN、PVLAN PVLAN Port protect GMRP、GVRP
VLAN —— Virtual LAN
b
本章学习重点
VLAN的基本概念 802.1Q VLAN
802.1Q VLAN的基本配置 Super VLAN PVLAN Port protect GMRP、GVRP
2
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VLAN概念的提出
▪ 某单位内部网络情况如上图，其中有3个部门：工程部； 销售部；财务部。
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基于端口的VLAN
Switch A 的VLAN表
VLAN
Port
Engineering 1, 3, 4
Marketing 2
Sales
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优点: 配置简单 缺点: 当连接的网络设备改变时需要对端口进行重新配置
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b
基于MAC的VLAN
BDCOM Switch
BDCOM Switch
VLAN 2 VLAN 4
VLAN-40
Host-1 x.x.40.1
Host-4 x.x.40.4
Host-6 x.x.30.7
Host-7 x.x.40.8
EtherSwitch-12
Host-9 x.x.30.10
VLAN-30
Host-11 x.x.30.11
Sniffer
Host-8 x.x.40.9
优点: 容易管理 缺点: 需要检查每个ip包的三层报头
2 octets TAG Control Information
2 octets MAC Length/Type
42-1500 octets
上层数据包
4 octets
FCS
前置位 帧开始标志 目的地址 源地址 81-00 TCI
优先级 (3bits)
CFI (1b it)
VLAN ID (12bits)
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VLAN的好处
▪ 共用物理的交换机设备 ▪ 虚拟工作组，管理上的便利性 ▪ 实现端口逻辑上的隔离，增强网络安全性 ▪ 限制广播报文在整个网络中泛洪，控制广播风暴 ▪ 减少网络移动和改变的代价，节省成本
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VLAN的作用
Switch A
Trunk Fast Ethernet
Switch B
Red VLAN
Black VLAN
Green VLAN
Red VLAN
Black VLAN
Green VL桥
▪ VLAN可以跨越多个交换机 ▪ Trunk可以承载多个VLAN信息
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b
VLAN的种类
▪ 基于端口的VLAN ▪ 基于MAC的VLAN ▪ 基于IP的VLAN ▪ 基于协议的VLAN
以太网帧长度范围: 64-1518 bytes
VLAN帧长度范围: 64-1522 bytes
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802.1Q 标签头
▪ Tag Protocol Identifier （TPID）
801.1Q 标签帧标识，值为0x8100
优先级 (3bits)
CFI
▪ Tag Control Information（TCI）
▪ VLAN允许管理员创建基于功能或者部门的网络段，而不 必受到地理位置的限制。
▪ 一个VLAN就是一个广播域。
▪ 每个VLAN都有一个VLAN ID，在整个局域网中可以唯一 的标识该VLAN。
▪ VLAN的目的是为了分隔不同类型的网络流量。
▪ VLAN间的通信需要通过三层路由引擎或路由软件模块来 实现。