VLAN 基础理论知识(一)

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热心网友时间：2024-12-09 15:50

VLAN，虚拟局域网，是将物理局域网逻辑地分割为多个广播域的通信技术。在VLAN内部，主机可以直接通信，而VLAN之间不能直接互通，从而*了广播报文在特定VLAN内的传播。以太网是一种基于CSMA/CD的共享通讯介质的数据网络技术。当主机数量过多时，会导致网络冲突严重、广播泛滥，影响网络性能，甚至导致网络不可用。通过交换机实现局域网互连可以解决冲突问题，但不能隔离广播报文或提升网络质量。VLAN技术应运而生，将一个局域网分割为多个逻辑的VLAN，每个VLAN形成一个广播域，使得VLAN内部的主机通信如同在同一个局域网内，而VLAN之间不能直接通信，将广播报文*在VLAN内。

VLAN技术为用户带来了多项收益。*广播域可以节省带宽，提高网络处理能力；增强局域网安全性，不同VLAN内的报文传输相互隔离，使得VLAN内部用户无法与外部VLAN直接通信；提高了网络的健壮性，故障被*在VLAN内，VLAN内的故障不会影响其他VLAN的正常工作；灵活性构建虚拟工作组，使用VLAN可以划分不同的用户到不同的工作组，工作组成员无需局限于物理范围，便于网络构建和维护。

在物理VLAN中，同一交换机上的不同VLAN间不能直接通信，不同VLAN位于不同交换机时，如果处于同一IP网段，有时可以直接互通。从逻辑上，一个VLAN可以跨越多台物理交换机，即VLAN的中继功能。同一交换机上不可能存在两个相同的VLAN；不同交换机可以有相同的VLAN，若位于同一IP网段，通过物理连接端口允许这些VLAN通过，则它们可以相互访问。VLAN中继通过一台交换机上的VLAN配置信息传播到网络中相连的其他交换机，采用GVRP自动注册实现。中继端口允许一个或多个VLAN通信到达网络中相连的另一台交换机上的相同VLAN。

VLAN帧格式遵循IEEE 802.1Q标准，对以太网帧格式进行了修改，在源MAC地址字段和协议类型字段之间插入了4字节的802.1Q Tag。该Tag包含TPID（标签协议标识符）、PRI（优先级）、CFI（标准格式指示位）和VID（VLAN ID）四个字段。TPID标识帧类型，取值为0x8100表示802.1Q Tag帧，CFI指示MAC地址格式，PRI用于指示帧的优先级，VID指示帧所属的VLAN。以太网帧有两种形式：带标记帧和无标记帧。带标记帧包含了4字节的802.1Q Tag，而无标记帧是原始未标记的帧。VLAN中的链路类型包括接入链路和干道链路。接入链路连接用户主机和交换机，通常主机发送和接收的帧为无标记帧。干道链路用于交换机间的互连或交换机与路由器之间的连接，传输多个不同VLAN的数据，需要识别数据帧所属的VLAN，因此传输的是带标记帧。对于主机来说，它不需要知道VLAN的存在，发送无标记帧。交换机接收到报文后，根据配置规则判断报文所属的VLAN，如果需要转发，则必须通过干道链路传输，并携带VLAN标记。最终，报文从交换机发送到主机时，VLAN标记被删除，主机接收到的报文为不带标记的以太网帧。