VLAN
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Table of Contents
1 帧格式
IEEE 802.1Q 帧对以太网帧格式进行了扩展，插入了 4 字节的 VLAN 标记(tag)
Figure 1: 802.1Q 帧格式
VLAN 标记的最后 12 位称为 VLAN 标识符 VID ，它唯一标识了以太网帧属于哪一个 VLAN 。
VID 的取值范围为 0 - 4095， 0 和 4095 都不用来表示 VLAN ，因此用于表示 VLAN 的 VID 有效取值范围为 1 - 4094 。
2 缺省 VLAN ID (Native VLAN)
思科交换机在未配置 VLAN 时，所有接口都默认属于 VLAN 1 ，即 Native VLAN 。
3 端口类型
3.1 ACCESS
ACCESS 端口用于连接用户计算机，且只能属于一个 VLAN 。
3.1.1 接收数据
- 一般只接受 未打标签 的数据帧，即普通以太网数据帧
- 当收到 未打标签 的数据帧时，根据端口所属 VLAN ID 给帧打标签
3.1.2 发送数据
- 若帧的 VID 与端口 VLAN ID 相等，则 去标签 并转发该帧，否则， 不处理
3.2 TRUNK
TRUNK 端口一般用于交换机之间或交换机与路由器之间的互连，可以接收或发送属于多个 VLAN 的数据帧。
用户可以设置 TRUNK 端口的 VLAN ID 值，默认情况下 TRUNK 的 VLAN ID 为 Native VID 。 互连起来的 TRUNK 端口需要配有 相同 的 VLAN ID 。
3.2.1 接收数据
- 接收已打标签的数据帧，不论帧 VID 是否等于端口 VLAN ID
- 接收未打标签数据帧，根据端口 VLAN ID 给帧打标签
3.2.2 发送数据
- 对于数据帧中 VID 等于 VLAN ID 的数据帧，去掉标签再转发
- 对于数据帧中 VID 不等于 VLAN ID 的数据帧， 直接转发
4 VLAN 间通信
4.1 多臂路由
Figure 2: 多臂路由拓扑
4.1.1 缺点
- 每增加一个 VLAN ，需要额外消耗路由器上的一个 LAN 口和交换机上的一个 LAN 口
- 通常，路由器上的 LAN 口数量很少，为了应对增加 VLAN 所需的接口，必须将路由器升级成带有多个 LAN 接口的高端路由器
4.2 单臂路由
与多臂路由不同的是，交换机与路由器连接的接口类型为 TRUNK 。
需要在路由器连接交换机的接口下，创建相应数量的 逻辑子接口 ，分别作为各 VLAN 的默认网关接口。逻辑子接口的 MAC 地址与其上的物理接口的 MAC 地址相同。
Figure 3: 单臂路由拓扑
4.2.1 缺点
- 随着 VLAN 间流量不断增加，可能导致路由器成为网络的瓶颈
- 需要分别设置路由器和交换机
4.3 三层交换机
三层交换机由路由模块，交换模块和内部汇聚链路组成（如下图所示），其中内部汇聚链路具有相当大的带宽。
Figure 4: 三层交换机结构（ vlan10 和 vlan20 为逻辑接口，非物理接口）
4.3.1 优点
- 与传统路由器相比，三层交换机内部的路由模块能够实现高速路由
- 内部汇聚链路能保证相当大的带宽
- 相比单臂路由，较少所需设备种类
- 各厂家有加速 VLAN 间路由的特有技术（如基于流的加速技术）