实战分析端口VLAN与802.1Q VLAN以及tagged和untagged的区别
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交换机常用功能举例(四)——管理型交换机IEEE 802.1Q VLAN设置应用实例一VLAN的概念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新兴技术。
IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。
VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议,它在以太网帧的基础上增加了VLAN 头,用VLAN ID把用户划分为更小的工作组,限制不同工作组间的用户二层互访,每个工作组就是一个虚拟局域网。
虚拟局域网的好处是控制网络的广播风暴、确保网络安全、简化网络管理、减少了对路由器的需求、灵活的网络分组、减少网络解决方案费用、更合理的利用服务资源。
VLAN是局域交换网的灵魂。
VLAN充分体现了现代网络技术的重要特征:高速、灵活、管理简便和扩展容易。
是否具有VLAN功能是衡量局域网交换机的一项重要指标。
网络的虚拟化是未来网络发展的潮流。
二VLAN的划分方式VLAN的定义方式有:物理端口、MAC地址、协议、IP地址和用户自定义过滤方式等。
802.1Q是VLAN的标准,是将VLAN ID封装在帧头,使得帧跨越不同设备,也能保留VLAN信息。
不同厂家的交换机只要支持802.1Q VLAN就可以跨越交换机,可以统一划分管理。
三802.1q Tag VLAN的设置实例我司的大多数管理型交换机都支持基于端口的VLAN和基于802.1q协议的VLAN功能。
基于端口规则的VLAN这是最早的VLAN类型,也是最简单的VLAN,可以将局域网交换机其中的几个端口指定成一个VLAN。
以下主要介绍管理型交换机的IEEE 802.1Q VLAN设置,设置IEEE802.1Q VLAN大体分三步:1、选择VLAN的类型。
2、设置VLAN组的划分。
3、端口PVID值的设置。
下面用TL-SL3226P交换机举三个实例来说明802.1Q VLAN的划分方法。
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。
802.1Q协议,即Virtual Bridged Local Area Networks协议,主要规定了VLAN的实现,下面我们首先讲述一下有关VLAN的基本观念。
Virtual LANs目前发展很快,世界上主要的大网络厂商在他们的交换机设备中都实现了VLAN协议,顾名思义,VLAN就是虚拟局域网,比如对于QuidwayS2403交换机来说,可以将它的24个10M以太网口划分为几个组,比如协议组,A TM组,测试组等,这样,组内的各个用户就象在同一个局域网内(可能协议组的用户位于很多的交换机上,而非一个交换机)一样,同时,不是本组的用户也无法访问本组的成员。
实际上,VLAN成员的定义可以分为4种:1,根据端口划分VLAN这种划分VLAN的方法是根据以太网交换机的端口来划分,比如S2403的1~4端口为VLAN A,5~17为VLAN B,18~24为VLAN C,当然,这些属于同一VLAN的端口可以不连续,如何配置,由管理员决定,如果有多个交换机的话,例如,可以指定交换机 1 的1~6端口和交换机 2 的1~4端口为同一VLAN,即同一VLAN可以跨越数个以太网交换机,根据端口划分是目前定义VLAN的最常用的方法,IEEE 802.1Q 协议规定的就是如何根据交换机的端口来划分VLAN。
这种划分的方法的优点是定义VLAN成员时非常简单,只要将所有的端口都指定义一下就可以了。
它的缺点是如果VLAN A的用户离开了原来的端口,到了一个新的交换机的某个端口,那么就必须重新定义。
2、根据MAC地址划分VLAN这种划分VLAN的方法是根据每个主机的MAC地址来划分,即对每个MAC地址的主机都配置他属于哪个组。
这种划分VLAN的方法的最大优点就是当用户物理位置移动时,即从一个交换机换到其他的交换机时,VLAN不用重新配置,所以,可以认为这种根据MAC地址的划分方法是基于用户的VLAN,这种方法的缺点是初始化时,所有的用户都必须进行配置,如果有几百个甚至上千个用户的话,配置是非常累的。
目录VLAN配置总结 (2)命令行界面的端口字符串用法 (2)生成VLAN安全管理 (2)Viewing VLANs(查看VLAN) (2)show vlan (2)Creating and Naming Static VLANs(生成以及命名静态VLAN) (3)set vlan (3)set vlan name (4)clean vlan (4)clear vlan name (5)Assigning Port VLAN IDs (PVIDs) and Ingress Filtering(指定端口VLAN ID以及入口过滤) (5)show port vlan (5)set port vlan (6)clear port vlan (6)show port ingress-filter (7)set port ingress-filter (8)show port discard (8)set port discard (9)Configuring the VLAN Egress List(配置VLAN出口列表) (9)show port egress (9)set vlan forbidden (10)set vlan egress (11)clear vlan egress (11)show vlan dynamicegress (12)set vlan dynamicegress (13)Setting the Host VLAN(设置主VLAN) (13)show host vlan (13)set host vlan (14)clear host vlan (14)Enabling/Disabling GVRP (GARP VLAN Registration Protocol)(使能/禁止GVRP) (14)show gvrp (15)show garp timer (15)set gvrp (16)clear gvrp (17)set garp timer (17)clear garp timer (18)802.1Q VLAN 配置命令及用法VLAN配置总结命令行界面的端口字符串用法关于如何在命令行界面指定VLANs以及端口号的用法,请参考page 6-1生成VLAN安全管理生成一个VLAN安全管理,必须:1 生成一个新VLAN 参考page 9-52 为步骤1要求的交换端口设置pvid 参考page 9-93 为步骤1添加要求的交换端口到出口列表参考page 9-154 给VLAN指定主机状态参考page 9-185 设置一个私有的名字以及访问策略参考page 7-14Viewing VLANs(查看VLAN)命令包含show vlanshow vlan使用此命令显示一个或者多个VLAN的所有相关信息。
802.1q协议802.1q协议是一种网络通信协议,用于虚拟局域网(VLAN)的标准化。
它允许网络管理员在现有的以太网基础设施上创建虚拟局域网,从而提供更好的网络管理和资源隔离。
背景随着企业网络规模的扩大和组织结构的变化,传统的以太网无法满足网络管理的需求。
当网络中存在多个部门或用户群体时,需要一种机制来隔离不同的数据流,以确保安全性和性能。
这就是802.1q协议的诞生背景。
802.1q标签在802.1q协议中,虚拟局域网是通过使用802.1q标签来实现的。
每个以太网帧都会被添加一个额外的标签,用于标识该帧所属的虚拟局域网。
这个标签包含了虚拟局域网的标识符(VLAN ID),以及一些其他的控制信息。
交换机的支持要使用802.1q协议,网络中的交换机必须支持VLAN的功能。
现代的企业级交换机通常都支持802.1q协议,并提供了相应的配置选项。
通过配置交换机的VLAN设置,管理员可以创建、删除和管理虚拟局域网。
VLAN的优势802.1q协议带来了许多优势,使得企业可以更好地管理和控制网络。
以下是一些主要的优点:1.隔离网络流量: VLAN允许管理员将网络划分为多个逻辑上独立的子网络,从而隔离不同部门或用户群体的流量。
这有助于提高网络的安全性和性能。
2.简化网络管理: VLAN提供了一种逻辑上集中管理网络资源的方法。
管理员可以根据需要调整虚拟局域网的配置,而无需对整个物理网络进行修改。
3.降低网络成本:使用VLAN可以减少物理设备的数量和复杂性。
管理员可以通过逻辑上的配置更灵活地利用现有的网络基础设施。
4.增强网络可靠性: VLAN可以提供冗余和负载均衡的功能。
通过将关键设备和服务器分配到不同的虚拟局域网上,可以确保网络中断的影响范围最小。
VLAN的配置以下是一些常见的配置步骤,用于在支持802.1q协议的交换机上创建和配置VLAN:1.启用VLAN功能:确保交换机已启用VLAN功能。
这通常可以在交换机的管理界面中完成。
常见IEEE 802标准子系列分类详细介绍EEE 802标准是局域网和城域网技术的重要基础,IEEE 802通信标准为各种网络应用提供了标准和规范,使得各种网络设备和系统能够互联互通,促进了信息传输和交流的便利和发展。
前文简单的介绍了IEEE 802标准概述,以下是IEEE 802标准各个子系列的详细介绍:IEEE 802.1系列:这是关于局域网/城域网的体系结构、共存和网络管理的标准。
其中,IEEE 802.1Q定义了虚拟局域网(VLAN)的标准,使得在局域网上可以创建和管理多个独立的广播域。
IEEE 802.1P则是为了解决以太网的优先级问题,定义了以太网的优先级。
IEEE 802.2系列:这个系列定义了逻辑链路控制的服务原语和协议数据单元格式。
它为数据链路层提供了标准的协议规范。
IEEE 802.3系列:主要关注以太网的标准,包括10BASE-T、100BASE-T (快速以太网)和1000BASE-T(千兆以太网)等。
这些标准定义了以太网的物理层和数据链路层的操作规范。
IEEE 802.4系列:这个标准定义了标记总线访问方法以及物理层规范。
它是一种基于标记的访问控制协议,用于总线型网络。
IEEE 802.5系列:这个标准定义了标记环访问方法,它是一种基于标记的访问控制协议,用于环型网络。
IEEE 802.6系列:这个标准定义了城域网(MAN)的访问方法,它是一个更大的网络拓扑结构,覆盖了一个城市或地区。
IEEE 802.7系列:这个系列主要关注宽带技术的标准,包括宽带网络的接入和传输技术。
IEEE 802.8系列:这个系列主要关注光纤技术的标准,包括光纤网络的物理层和数据链路层的规范。
IEEE 802.9系列:定义了集成服务访问点接口规范,它为局域网和城域网提供了一种集成服务的接口。
IEEE 802.10系列:主要关注局域网/城域网的安全性,包括网络安全策略和安全协议等。
IEEE 802.11系列:这是无线局域网的标准,定义了无线局域网的访问方法和物理层技术规范,如WiFi技术。
VLANIEEE802.1Q⼀、VLAN产⽣原因-⼴播风暴传统的局域⽹使⽤的是HUB,HUB只有⼀根总线,⼀根总线就是⼀个冲突域。
所以传统的局域⽹是⼀个扁平的⽹络,⼀个局域⽹属于同⼀个冲突域。
任何⼀台主机发出的报⽂都会被同⼀冲突域中的所有其它机器接收到。
后来,组⽹时使⽤⽹桥(⼆层交换机)代替集线器(HUB),每个端⼝可以看成是⼀根单独的总线,冲突域缩⼩到每个端⼝,使得⽹络发送单播报⽂的效率⼤⼤提⾼,极⼤地提⾼了⼆层⽹络的性能。
但是⽹络中所有端⼝仍然处于同⼀个⼴播域,⽹桥在传递⼴播报⽂的时候依然要将⼴播报⽂复制多份,发送到⽹络的各个⾓落。
随着⽹络规模的扩⼤,⽹络中的⼴播报⽂越来越多,⼴播报⽂占⽤的⽹络资源越来越多,严重影响⽹络性能,这就是所谓的⼴播风暴的问题。
由于⽹桥⼆层⽹络⼯作原理的限制,⽹桥对⼴播风暴的问题⽆能为⼒。
为了提⾼⽹络的效率,⼀般需要将⽹络进⾏分段:把⼀个⼤的⼴播域划分成⼏个⼩的⼴播域。
过去往往通过路由器对LAN进⾏分段。
⽤路由器替换中⼼节点交换机,使得⼴播报⽂的发送范围⼤⼤减⼩。
这种⽅案解决了⼴播风暴的问题,但是⽤路由器是在⽹络层上分段将⽹络隔离,⽹络规划复杂,组⽹⽅式不灵活,并且⼤⼤增加了管理维护的难度。
做为替代的LAN分段⽅法,虚拟局域⽹被引⼊到⽹络解决⽅案中来,⽤于解决⼤型的⼆层⽹络环境⾯临的问题。
虚拟局域⽹(VLAN——Virtual Local Area Network)逻辑上把⽹络资源和⽹络⽤户按照⼀定的原则进⾏划分,把⼀个物理上实际的⽹络划分成多个⼩的逻辑的⽹络。
这些⼩的逻辑的⽹络形成各⾃的⼴播域,也就是虚拟局域⽹VLAN虚拟局域⽹将⼀组位于不同物理⽹段上的⽤户在逻辑上划分成⼀个局域⽹内,在功能和操作上与传统LAN基本相同,可以提供⼀定范围内终端系统的互联。
VLAN与传统的LAN相⽐,具有以下优势:1. 减少移动和改变的代价即所说的动态管理⽹络,也就是当⼀个⽤户从⼀个位置移动到另⼀个位置时,他们的⽹络属性不需要重新配置,⽽是动态的完成。
交换机端口的tag与untag一般来说,交换机的端口可以以tag的方式属于多个VLAN,但只能以untag的方式属于一个VLAN。
untag的方式属于的那个VLAN,称做端口的本征VLAN。
而以tag方式加入的那些VLAN,就是端口的关联VLAN了。
当一个端口收到一个不带802.1Q标记的以太网帧时,它会在该数据帧中插入该端口的本征vlan(default VID)的Tag标记值,并会在本征Vlan关联的端口根据FDB表转发。
如果根据FDB表查得的端口以tagged模式属于Vlan,交换机会保留以太网帧中的802.1Q标记并从该端口转发出去,如果是untag的,则去掉802.1Q标记并从该端口转发出去;当一个端口收到一个带802.1Q的以太网帧时,它会比较该以太网帧中的VLAN ID和所有本端口所关联VLAN的Tag标记值:A,如果有匹配的,就往该VLAN ID所标示的VLAN中转发,出端口处理方式同上B,如果都不匹配,则丢弃该数据注:FDB表,即MAC地址转发表,记录着各端口及下面端口各MAC地址的对应关系。
--------------------------------------------- 以太网端口有三种链路类型:Access、Hybrid和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类型的端口可以属于多个VLAN,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 类型的端口可以属于多个VLAN,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端口的不同之处在于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。
Access端口只属于1个VLAN,所以它的缺省VLAN就是它所在的VLAN,不用设置;Hybrid端口和Trunk端口属于多个VLAN,所以需要设置缺省VLAN ID。
端口t a g g e d和u n t a g g e d详解情况列举 Switch收发 Switch对标记的处理 remarkAccess (接收) Tagged = PVID 不接收注:部分高端产品可能接收。
Access (接收) Tagged =/ PVID 不接收注:部分高端产品可能接收。
Access (接收) Untagged 接收增加tag=PVID 从PCAccess (发送) Tagged = PVID 转发删除tagAccess (发送) Tagged =/ PVID 不转发不处理Access (发送) Untagged 无此情况无此情况无此情况Trunk (接收) Tagged = PVID 接收不修改tagTrunk (接收) Tagged =/ PVID 接收不修改tagTrunk (接收) Untagged 接收增加tag=PVIDTrunk (发送) Tagged = PVID If Passing then 转发删除tagTrunk (发送) Tagged =/ PVID If Passing then 转发不修改tagTrunk (发送) Untagged 无此情况无此情况无此情况(注)Hybrid (接收) Tagged = PVID 接收不修改tag 对端是trunkHybrid (接收) Tagged =/ PVID 接收不修改tag 对端是trunkHybrid (接收) Untagged 接收增加tag=PVID 类TrunkHybrid (发送) Tagged = PVID Tag 和 untag 中列出的vlan可以passing 看Tag项和untag项Hybrid (发送) Tagged =/ PVID Tag 和 untag 中列出的vlan可以passing 看Tag项和untag项Hybrid (发送) Untagged 无此情况无此情况无此情况(注)我来解释一下收报文:Acess端口1、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)发报文:Acess端口: 1、将报文的VLAN信息剥离,直接发送出去收报文:trunk端口: 1、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:如果可以则转发,否则丢弃发报文:trunk端口: 1、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,如果不相等则直接发送收报文:hybrid端口: 1、收到一个报文2、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,否则丢弃发报文:hybrid端口:1、判断该VLAN在本端口的属性(disp interface 即可看到该端口对哪些VLAN是untag,哪些VLAN是tag)2、如果是untag则剥离VLAN信息,再发送,如果是tag则直接发送先呈请一下上面的几个帖子的术语:Tag为IEEE802.1Q协议定义的VLAN的标记在数据帧中的标示;ACCESS端口,TRUNK端口是厂家对某一种端口的叫法,并非IEEE802.1Q协议的标准定义;这个数据交换的过程比较复杂,如果想解释的话,首先要了解一下几个IEEE802.1Q协议的定理;1、下面是定义的各种端口类型对各种数据帧的处理方法;2、所谓的Untagged Port和tagged Port不是讲述物理端口的状态,而是讲诉物理端口所拥有的某一个VID的状态,所以一个物理端口可以在某一个VID上是Untagged Port,在另一个VID上是tagged Port;3、一个物理端口只能拥有一个PVID,当一个物理端口拥有了一个PVID的时候,必定会拥有和PVID的TAG等同的VID,而且在这个VID上,这个物理端口必定是Untagged Port;4、PVID的作用只是在交换机从外部接受到Untagged 数据帧的时候给数据帧添加TAG标记用的,在交换机内部转发数据的时候PVID不起任何作用;5、拥有和TAG标记一致的VID的物理端口,不论是否在这个VID上是Untagged Port或者tagged Port,都可以接受来自交换机内部的标记了这个TAG标记的tagged 数据帧;6、拥有和TAG标记一致的VID的物理端口,只有在这个VID上是tagged Port,才可以接受来自交换机外部的标记了这个TAG标记的tagged 数据帧;以下是神州数码对命令的定义(各个厂家对命令的定义可能不一定一致,但是都必须遵循上面的定理):1、Trunk端口就是在一个物理端口上增加这个交换机所有VLAN的VID标示,并且除了和这个物理端口PVID标示一致的VID标示为Untagged Port外,在其他的VID上都是Tagged Port;2、Access端口就是指拥有一个和PVID标记相同的VID的物理端口,在这个VID上,遵循定理一定为untagged Port;在了解了以上的基础理论之后,我们在来看一下楼主的问题:一个数据包从PC机发出经过ACCESS端口->TRUNK端口->TRunk->ACCESS->PC数据包发生了怎么样的变化?我们先把上述的描述变换为IEEE802.1Q的标准描述:一个数据包从PC机发出经过(Untagged 数据帧)ACCESS端口(PVID定义为100,VID=100=Untagged Port)->TRUNK端口(PVID定义为1〈出厂配置,没有更改〉,VID=1=Untagged Port,VID=100=tagged Port)->另一个交换机的TRunk端口(PVID定义为1〈出厂配置,没有更改〉,VID=1=Untagged Port,VID=100=tagged Port)->另一个交换机的ACCESS端口(PVID定义为100,VID=100=Untagged Port)->PC数据包发生了怎么样的变化?(Untagged 数据帧)首先假设两台交换机刚刚开机(MAC地址表为空)从PC机发出的数据帧进入交换机的ACCESS端口以后,会按照这个端口的PVID打100的Tag标记,根据交换机的转发原理,交换机会把这个数据帧转发给VID=100的所有端口(除了进口以外),这个过程叫做VLAN Flood;参照上面的定理1;由于Trunk端口拥有VID=100,所以才可接受这个标记Tag为100的tagged数据帧;参照上面的定理5;由于Trunk端口在VID=100上为tagged Port,所以在发送数据帧出交换机的时候,不改变Tagged数据帧的结构;参照上面的定理1;到了另一个交换机的Trunk端口的时候,由于Trunk端口拥有VID=100,所以才可接受这个标记Tag为100的tagged数据帧;参照上面的定理6;另一个交换机的Trunk端口,接收到标记tag为100的tagged数据帧,并不作任何的更改;参照上面的定理1;另一个交换机收到到标记tag为100的tagged数据帧,根据交换机的转发原理,交换机会把这个数据帧转发给VID=100的所有端口(除了进口以外);参照交换机交换原理(受到一个未知目的MAC数据帧);这样另一个交换机的ACCESS端口就可以收到标记tag为100的tagged数据帧;参照上面的定理5;另一个交换机的ACCESS端口在发出标记tag为100的tagged数据帧的时候,会去掉TAG标记,转发untagged数据帧给PC;参照上面的定理1;这样PC机就收到了这个数据;============================================================= ========其实就是cisco中的trunk和access的区别端口接收数据时:如果端口是tagged方式,当数据包本身不包含VLAN的话,输入的数据包就加上该缺省vlan;如果数据包本身已经包含了VLAN,那么就不再添加。