VLAN和VXLAN技术详解

VLAN(Virtual Local Area Network)的中文名为"虚拟局域网"。VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的数据交换技术。这一技术主要应用于交换机和路由器中，但主流应用还是在交换机之中。但又不是所有交换机都具有此功能，只有VLAN协议的第二层以上交换机才具有此功能。802.1Q的标准的出现打破了虚拟网依赖于单一厂商的僵局，从一个侧面推动了VLAN的迅速发展。

1、交换机端口工作模式简介

交换机端口有三种工作模式，分别是Access，Hybrid，Trunk。

Access类型的端口只能属于1个VLAN，一般用于连接计算机的端口;

Trunk类型的端口可以允许多个VLAN通过，可以接收和发送多个VLAN的报文，一般用于交换机之间连接的端口;

Hybrid类型的端口可以允许多个VLAN通过，可以接收和发送多个VLAN的报文，可以用于交换机之间连接，也可以用于连接用户的计算机。

Hybrid端口和Trunk端口在接收数据时，处理方法是一样的，唯一不同之处在于发送数据时：Hybrid端口可以允许多个VLAN的报文发送时不打标签，而Trunk端口只允许缺省VLAN的报文发送时不打标签。

2、基本概念(tag，untag，802.1Q)

untag就是普通的ethernet报文，普通PC机的网卡是可以识别这样的报文进行通讯;

tag报文结构的变化是在源mac地址和目的mac地址之后，加上了4bytes的vlan信息，也就是vlan tag头;一般来说这样的报文普通PC机的网卡是不能识别的

下图说明了802.1Q封装tag报文帧结构

带802.1Q的帧是在标准以太网帧上插入了4个字节的标识。其中包含：

• 2个字节的协议标识符(TPID)，当前置0x8100的固定值，表明该帧带有802.1Q的标记信息。
• 2个字节的标记控制信息(TCI)，包含了三个域。
• Priority域，占3bits，，表示报文的优先级，取值0到7，7为最高优先级，0为最低优先级。该域被802.1p采用。
• 规范格式指示符(CFI)域，占1bit，0表示规范格式，应用于以太网;1表示非规范格式，应用于Token Ring。
• VLAN ID域，占12bit，用于标示VLAN的归属。

3、交换机接口出入数据处理过程

3-1、端口接收报文时的处理：

• Acess端口收报文:

收到一个报文,判断是否有VLAN信息：如果没有则打上端口的PVID，并进行交换转发,如果有则直接丢弃(缺省)

• trunk端口收报文：

收到一个报文，判断是否有VLAN信息：如果没有则打上端口的PVID，并进行交换转发，如果有判断该trunk端口是否允许该 VLAN的数据进入：如果允许则报文携带原有VLAN标记进行转发，否则丢弃该报文。

• hybrid端口收报文：

收到一个报文,判断是否有VLAN信息：如果没有则打上端口的PVID，并进行交换转发，如果有则判断该hybrid端口是否允许该VLAN的数据进入：如果可以则转发，否则丢弃。

备注：PVID为Port-base Vlan ID，也就是端口的虚拟局域网ID号，关系到端口收发数据帧时的VLAN TAG 标记。

3-2、端口发送报文时的处理

• Acess端口发报文：

将报文的VLAN信息剥离，直接发送出去

• trunk端口发报文：

比较端口的PVID和将要发送报文的VLAN信息，如果两者相等则剥离VLAN信息，再发送，否则报文将携带原有的VLAN标记进行转发。

• hybrid端口发报文：

判断该VLAN在本端口的属性

如果是untag则剥离VLAN信息，再发送，如果是tag则比较端口的PVID和将要发送报文的VLAN信息，如果两者相等则剥离VLAN信息，再发送，否则报文将携带原有的VLAN标记进行转发。

4、示例讲解

多交换机的情况下，VLAN是怎么工作的呢?下图所示的这种情况，两个交换机VLAN相同，都是默认VLAN 1，即两个交换机之间的联系同在VLAN 1之内。路由器是所有节点的出口。

这时单播，多播和广播数据自由传输，所有节点属于同一IP地址。这时节点之间的通信不会有问题，因为交换机的SAT显示它们在同一VLAN。

而下面这种连接方式就会有问题。由于VLAN在连接端口的主机之间创建了三层边界，它们将无法通信。

仔细看上图，这里有很多问题。第一，所有主机都在同一IP网，尽管连接到不同的VLAN。第二，路由器在VLAN 1,因此与所有节点隔离。最后，两台交换机通过不同的VLAN互连。每一点都会造成通信阻碍，合在一起，网络各元素之间会完全无法通信。

交换机用满或同一管理单元物理上彼此分离的情形是很常见的。这种情况下，VLAN需要通过trunk延伸至相邻交换机。trunk能够连接交换机，在网络间传载VLAN信息。如下图所示：

对之前的拓扑的改进包括：

PC 1和PC 2分配到192.168.1.0网段以及VLAN 2。

PC 3和PC 4分配到192.168.2.0网段以及VLAN 3。

路由器接口连接到VLAN 2和VLAN 3。

交换机间通过trunk线互连。

注意到trunk端口出现在VLAN 1，他们没有用字母T来标识。trunk在任何VLAN都没有成员。现在VLAN跨越多交换机，同一VLAN下的节点可以物理上位于任何地方。

再次解释下什么是Trunk：

（编辑：衡阳站长网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!