vlan（虚拟局域网）逻辑图解+实验详解

VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）

是一种通过逻辑方式（非物理连接）将网络设备划分为多个独立广播域的技术。它允许管理员在同一个物理网络中创建多个隔离的虚拟网络，从而提升网络的安全性、灵活性和管理效率。

VLAN 原理

• VLAN 技术通过给数据帧插入 VLAN 标签（又叫 VLAN TAG ）的方式，让交换机能够分辨出各个数据帧所属的 VLAN 。
  

VLAN字段

VLAN 标签是用来区分数据帧所属 VLAN 的，是 4 个字节长度的字段，插入到以太网帧头部上。VLAN 标签会插入到源 MAC地址后面， IEEE 802.1Q标准有这个格式定义和字段构成说明。

• TPID （标签协议标识符）：
  值为 0x8100 ，用来表示这个数据帧携带了 802.1Q 标签。不支持 802.1Q 标准的设备收到这类数据帧，会把它丢弃。
  
• TCI （标签控制信息）：
  又分为三个子字段
  优先级（ Priority）：长度为 3 比特，取值范围 0 ~ 7 ，用来表示数据帧的优先级。取值越大，优先级越高。当交换机发送拥塞是，优先转发优先级高的数据帧。
  
  CFI/DEI（1 位） （规范格式指示器）：长度为 1 比特，取值非 0 即 1 ,在以太网中，通常取值为0。
  
  VLAN ID （ VLAN 标识符）：长度为 12 比特，用来表示 VLAN 标签的数值。取值范围是 1 ~ 4094 。
  

VLAN的核心概念与作用

1. 广播域隔离
   传统局域网（LAN）中，所有设备默认处于同一个广播域，广播流量会泛洪到所有设备。
   VLAN可以将广播域划分为多个逻辑部分，不同VLAN之间的设备无法直接通信（除非通过路由器或三层交换机），从而减少不必要的广播流量。
2. 基于逻辑划分
   VLAN的划分不依赖物理位置，而是基于交换机端口、MAC地址、IP子网或协议等逻辑标识。
   例如：同一台交换机上的不同端口可以属于不同的VLAN。
3. 跨物理设备的灵活性
   即使设备连接到不同的物理交换机，只要属于同一VLAN，它们就能像在同一个局域网中通信（通过Trunk链路实现）。

vlan接口类型

• Access接口
  用于连接终端设备（PC、服务器），仅属于一个 VLAN
• Trunk接口
  用于交换机互联，允许多个 VLAN 通过（需手动指定允许的 VLAN）
• Hybrid接口
  混合模式，可灵活选择是否携带 VLAN 标签，可以同时处理 tagged 和 untagged 流量，适用于复杂场景

概念明确

• Access（接入）接口
  如果交换机接口收到无标记帧，由交换机根据这个接口所在 VLAN 为数据帧打上 VLAN 标签；同时接口发送数据帧时，也不携带 VLAN 标签。应该把这类接口配置为Access（接入）接口， Access 接口连接的链路称为Access 链路。
• Trunk（干道）接口
  如果交换机接口收到多个 VLAN 的流量，也就是收到了标记帧；同时为了让对端设备能够区分不同 VLAN 的流量，通过接口发出的流量会打上 VLAN 标签。应该把这类接口配置为 Trunk（干道）接口，相应的链路称为 Trunk链路。

划分 VLAN

• 基于端口划分 VLAN
• 基于 MAC 地址划分 VLAN
• 基于 IP 地址划分VLAN
• 基于协议划分 VLAN
• 基于策略划分 VLAN

划分 VLAN 后，交换机如何处理广播报文

• PVID（Port VLAN ID）
  是交换机端口的默认 VLAN 标识符，用于处理未打标签（Untagged）的帧当端口收到一个不带 VLAN 标签的数据帧时，交换机会自动给它打上该端口的 PVID，决定它属于哪个 VLAN

跨交换机 VLAN 原理

• 终端设备不会生成带 VLAN 标签的数据帧，它们发出的数据帧叫做无标记帧（Untagged ）。它们连接的交换机会给无标记帧打上 VLAN标签。交换机通过每个端口的 PVID ，判断从这个接口收到的无标记帧属于哪个 VLAN ，并在转发时，插入相应的 VLAN标签，从而将无标记帧变为标记帧（ Tagged ）。

当两台交换机通过端口连接时，收到的数据帧是标记帧还是无标记帧？交换机端口会如何处理呢

以vlan11数据链路为例，下面是处理的数据流程

1. 主机PC6以主机PC11的MAC地址作为目的MAC地址封装了一个数据帧，从网卡发送出去。
2. 交换机PC6在Access接口收到数据帧。查询MAC地址表，发现数据帧的目的地址是与交换机B相连的Trunk接口。于是交换机给数据帧打上Access接口的PVID配置，即给数据帧打上VLAN 10的标签，并从Trunk接口转发给交换机B。
3. 交换机B在trunk接口收到数据帧。查看MAC地址表，发现是VLAN 11的数据帧，目的地址设备是连接在VLAN 11的一个Access接口上。于是去掉数据帧的VLAN标签，并从这个Access接口转发给主机PC11。

eNSP 实操 Access 接口和 Trunk 接口的配置（单vlan）

实验拓扑

基本配置框架

1. 将 SW 1（即交换机 1）和 SW 2（即交换机 2）相连的接口配置为Trunk 接口，允许传输VLAN 5的数据
2. 将PC与SW相连接口配置为 Access 接口，接口的 PVID 配置为 VLAN 5

SW1的配置如下

• vlan 5 # 创建 VLAN 5
• interface GigabitEthernet 0/0/1
• port link-type access
• port default vlan 5
• quit
• interface GigabitEthernet 0/0/2
• port link-type trunk
• port trunk allow-pass vlan 5
  

SW2的配置如下

• vlan 5
• interface GigabitEthernet 0/0/2
• port link-type access
• port default vlan 5
• quit
• interface GigabitEthernet 0/0/1
• port link-type trunk
• port trunk allow-pass vlan 5
  

PC1的配置

PC2的配置

连通性检测

已通！

抓包Trunk口验证vlan是否打上标签

eNSP 实操 Access 接口和 Trunk 接口的配置（多vlan）

sw1的配置

• vlan 10
• interface Ethernet 0/0/1
• port link-type access
• port default vlan 10
• quit
• interface GigabitEthernet 0/0/2
• port trunk allow-pass vlan 5 10
  
  
  sw2的配置
• vlan 10
• interface GigabitEthernet 0/0/1
• port trunk allow-pass vlan 5 10
• quit
• interface Ethernet 0/0/1
• port link-type access
• port default vlan 10
  
  
  PC配置：
  
  

连通性检测：

• 同vlan连通性检测（PC3 ping PC4）
  
• 不同vlan连通性检测（PC3 ping PC2）
  

eNSP 实操 Access 接口和 Trunk 接口的配置，多vlan跨网段通信

在上一个实验基础上，进行vlan10的主机设备ip更改，在 SW2（三层交换机）上配置 VLANIF，达到三层交换实现跨网段互通

在SW2上进行配置

• interface Vlanif 5
• ip address 192.168.5.3 24
• quit
• interface Vlanif 10
• ip address 192.168.6.1 24

PC配置：

连通性检测

实现跨网段通信