VLAN Tag的使用

VLAN Tag作為VLAN技術(shù)的重要基礎(chǔ)，主要用于識(shí)別物理位置不同的通信設(shè)備是否處于同一VLAN下，讓物理位置不同的設(shè)備可以處于同一個(gè)邏輯網(wǎng)段內(nèi)進(jìn)行通信，同時(shí)也讓同一VLAN下的數(shù)據(jù)幀限制在該邏輯網(wǎng)段內(nèi)進(jìn)行傳播，避免對(duì)其他網(wǎng)段造成干擾。

發(fā)布時(shí)間：2022-12-28
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我想評(píng)論

1 概述

為了使設(shè)備能夠識(shí)別不同VLAN的報(bào)文，IEEE 802.1Q標(biāo)準(zhǔn)對(duì)Ethernet幀格式進(jìn)行了修改，在源MAC地址字段和協(xié)議類型字段之間加入4字節(jié)的802.1Q Tag（又稱VLAN Tag，簡(jiǎn)稱Tag）。幀格式如圖1-1所示。在Tag中有一個(gè)VID（VLAN ID）字段，用于表示幀所在的VLAN。并非所有設(shè)備都能識(shí)別攜帶Tag的802.1Q幀，因此在VLAN網(wǎng)絡(luò)中以太網(wǎng)幀有Tagged和Untagged兩種形式，分別表示攜帶和不攜帶802.1Q Tag。

圖1-1 基于802.1Q的VLAN幀格式

● Type：2字節(jié)，0x8100代表802.1Q幀；不支持802.1Q的設(shè)備收到此類幀時(shí)將其丟棄。

● PRI：3bit，表示二層優(yōu)先級(jí)；取值范圍為0~7，對(duì)應(yīng)QoS的CoS優(yōu)先級(jí)，值越大優(yōu)先級(jí)越高。

● CFI：1bit，用于區(qū)分以太網(wǎng)幀、FDDI幀和令牌環(huán)網(wǎng)幀；0表示以太網(wǎng)幀。

● VID：12bit，表示VLAN ID，即報(bào)文所屬VLAN；VLAN ID的有效取值范圍為1~4094，0和4095是預(yù)留值，不能使用。

2 VLAN Tag的處理原則

支持VLAN的交換設(shè)備根據(jù)接口類型和鏈路類型，對(duì)收發(fā)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行添加或剝除VLAN Tag的處理。下面先介紹接口類型和鏈路類型，以便了解VLAN Tag的處理機(jī)制。

2.1 接口類型

接口可分為二層接口和三層接口，只有二層接口可以加入VLAN。銳捷網(wǎng)絡(luò)支持4種二層接口類型：Access、Trunk、Hybrid以及Uplink。四種接口類型具備不同的接口連接對(duì)象以及數(shù)據(jù)幀處理方式，以滿足不同的組網(wǎng)環(huán)境需求。通過配置一個(gè)接口的二層接口類型，可確定此接口許可通過的VLAN，此接口轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文是否攜帶Tag。

表2-1 二層接口基本類型

接口類型	作用
Access	一個(gè)Access口可以屬于且僅屬于一個(gè)VLAN，只許可此VLAN的幀通過，此VLAN稱為Access VLAN Access VLAN同時(shí)具有Native VLAN和許可VLAN的屬性 Access口發(fā)出的幀都不攜帶Tag，若Access口收到對(duì)端設(shè)備發(fā)送的Untagged幀，則判斷該幀屬于Access VLAN，并在內(nèi)部強(qiáng)制加上Access VLAN ID
Trunk	一個(gè)Trunk口可以有一個(gè)Native VLAN和若干個(gè)許可VLAN，Trunk口轉(zhuǎn)發(fā)Native VLAN的幀不攜帶Tag，轉(zhuǎn)發(fā)許可VLAN的幀攜帶Tag 注意，連接鏈路兩端的Trunk口必須配置相同的Native VLAN
Uplink	一個(gè)Uplink口可以有一個(gè)Native VLAN和若干個(gè)許可VLAN，Uplink口發(fā)出的幀都攜帶Tag
Hybrid	一個(gè)Hybrid口可以有一個(gè)Native VLAN和若干個(gè)許可VLAN，許可VLAN分為Tagged VLAN和Untagged VLAN，Hybrid口轉(zhuǎn)發(fā)Tagged VLAN的幀攜帶Tag，轉(zhuǎn)發(fā)Untagged VLAN的幀不攜帶Tag，因?yàn)镠ybrid口轉(zhuǎn)發(fā)Native VLAN的幀不能攜帶Tag，所以Native VLAN只能屬于Untagged VLAN列表

2.2 鏈路類型

VLAN鏈路包括接入鏈路和干道鏈路兩種。

● 接入鏈路是連接用戶終端和交換設(shè)備接口之間的鏈路。雖然有的終端可以識(shí)別攜帶VLAN Tag的幀，但是通常情況下，終端硬件不能識(shí)別攜帶VLAN Tag的幀。因此一般情況下，在接入鏈路上傳輸U(kuò)ntagged幀，以便兼容不同終端。

● 干道鏈路可以承載多個(gè)不同VLAN的數(shù)據(jù)，必須保證數(shù)據(jù)幀在干道鏈路傳輸時(shí)干道鏈路兩端的設(shè)備能夠識(shí)別數(shù)據(jù)幀的所屬VLAN。根據(jù)接口類型的不同，可以傳輸U(kuò)ntagged幀或Tagged幀。比如Trunk口之間用Untagged幀傳輸Native VLAN的幀，用Tagged幀傳輸Native VLAN以外的許可VLAN的幀。干道鏈路兩端的Trunk口需要確保其Native VLAN配置相同。

Access口只能連接接入鏈路。Hybrid口既能連接接入鏈路，也能連接干道鏈路。Trunk口和Uplink口只能連接干道鏈路。

3 VLAN Tag的處理機(jī)制

支持VLAN的交換設(shè)備，報(bào)文在設(shè)備內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)過程中都是帶VLAN Tag的。在發(fā)送給交換芯片處理之前，或者交換芯片發(fā)送給接口時(shí)會(huì)根據(jù)接口的設(shè)置添加或去掉VLAN Tag。

3.1 收幀機(jī)制

接口收到Untagged幀時(shí)，認(rèn)為幀屬于本接口的Native VLAN，若Native VLAN屬于許可VLAN則允許報(bào)文進(jìn)入，并標(biāo)識(shí)為Native VLAN的幀；若Native VLAN不屬于許可VLAN則丟棄報(bào)文。

接口收到Tagged幀時(shí)，如果接口許可Tag標(biāo)識(shí)的VLAN報(bào)文通過則接收，不許可則丟棄。

3.2 發(fā)幀機(jī)制

報(bào)文在交換設(shè)備內(nèi)部已完成了轉(zhuǎn)發(fā)，只需要根據(jù)許可VLAN的類型（Untagged VLAN或Tagged VLAN），決定發(fā)幀時(shí)是否攜帶Tag。

4 場(chǎng)景舉例

作為VLAN通信的技術(shù)要點(diǎn)之一，VLAN Tag的添加和剝除涉及了較復(fù)雜的處理原則與機(jī)制，下面以一個(gè)VLAN的典型應(yīng)用場(chǎng)景簡(jiǎn)述各層設(shè)備對(duì)VLAN Tag的實(shí)際處理行為。

圖4-1 VLAN典型應(yīng)用場(chǎng)景配置組網(wǎng)圖

4.2 終端設(shè)備

工作在應(yīng)用層的終端設(shè)備，如大部分的PC，不支持在報(bào)文中添加VLAN Tag，例如上圖中處于不同VLAN下的Host 2、Host 13設(shè)備，向上級(jí)的交換設(shè)備Device A發(fā)送的都是Untagged數(shù)據(jù)幀。

4.3 交換設(shè)備

4.3.1 下聯(lián)口

交換設(shè)備Device A將下聯(lián)終端設(shè)備的接口（即上圖中的G0/2-12、G0/13-24口）設(shè)置為Access口，并分別加入VLAN10、VLAN20，一個(gè)Access口可以屬于且僅屬于一個(gè)VLAN，只許可此VLAN的幀通過，此VLAN稱為Access VLAN。交換設(shè)備接收下聯(lián)終端設(shè)備的Untagged數(shù)據(jù)幀，發(fā)送往下聯(lián)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)幀也是剝除了VLAN Tag的Untagged數(shù)據(jù)幀。

4.3.2 上聯(lián)口

將交換設(shè)備Device A與其上聯(lián)交換設(shè)備Device D的連接口（即上圖中Device A的G0/1口和Device D的G0/2口）都設(shè)置為Trunk口，并設(shè)置許可VLAN都為VLAN10、VLAN20。Device B、C與其上聯(lián)接口的配置與Device A類似。

終端設(shè)備Host 13與其他同處于VLAN 20下的設(shè)備通信時(shí)，首先向上級(jí)的交換設(shè)備Device A發(fā)送Untagged數(shù)據(jù)幀，Device A往報(bào)文中添加其所屬的VLAN 20的Tag，而后發(fā)往許可VLAN匹配的接口G0/1口。Device D的G0/2口在接收到該Tagged數(shù)據(jù)幀后，繼續(xù)發(fā)往許可VLAN匹配的接口（如Device D的G0/3口、G0/4口），到達(dá)交換設(shè)備Device B、Device C后，剝除VLAN Tag發(fā)送給其下聯(lián)終端設(shè)備。

5 總結(jié)

支持VLAN的交換設(shè)備通過對(duì)VLAN Tag的識(shí)別，判斷要進(jìn)行通信的設(shè)備是否處于同一VLAN內(nèi)，讓物理位置不同的設(shè)備可以處于同一個(gè)邏輯網(wǎng)段內(nèi)進(jìn)行通信。從另一方面來(lái)看，支持VLAN的交換設(shè)備通過對(duì)VLAN Tag的識(shí)別，也可以將同一VLAN下的數(shù)據(jù)幀限制在該邏輯網(wǎng)段內(nèi)進(jìn)行傳播，避免對(duì)其他網(wǎng)段造成干擾。

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