摘要

本文系统介绍了 VLAN（虚拟局域网）的原理与配置方法。首先阐述了 VLAN 产生的背景，即交换机只能隔离冲突域而无法隔离广播域，导致广播流量泛滥的问题；随后详细讲解了 VLAN 的作用、好处、帧格式（802.1Q tag）以及交换机对 VLAN 的划分与处理机制；最后以华为设备为例，演示了创建 VLAN、按 MAC/IP/协议/策略划分 VLAN、按接口划分 VLAN 以及查看 VLAN 等配置命令。通过本文的学习，读者可以掌握 VLAN 的核心概念与华为设备上的基本配置方法。

一、VLAN产生的背景

在交换网络中，由于交换机只能隔离冲突域，而无法隔离广播域，当网络内存在大量广播流量时，交换机的泛洪机制会导致整个网络充满大量无用流量。这些流量不仅会占用链路带宽，还会降低交换机的性能。

二、VLAN简介

2.1.VLAN的作用

VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）是一种用来切分广播域的技术。交换机可以通过划分 VLAN，将原先的一个大的广播网络，划分为多个小的 VLAN 网络。划分出的小广播域之间无法直接互通，需借助三层网络。

2.2 VLAN 的好处

• 灵活构建虚拟工作组：用 VLAN 可以将不同用户划分到不同的工作组，同一工作组的用户也不必局限于某一固定的物理范围，网络构建和维护更方便灵活。
• 限制广播域：广播域被限制在一个 VLAN 内，节省了带宽，提高了网络处理能力。
• 增强局域网的安全性：不同 VLAN 内的报文在传输时是相互隔离的，即一个 VLAN 内的用户不能与其他 VLAN 内的用户直接通信。
• 提高了网络的健壮性：故障被限制在一个 VLAN 内，本 VLAN 内的故障不会影响其他 VLAN 的正常工作。

2.3.VLAN的帧格式

VLAN 的实现即在传统的 Ethernet Ⅱ 帧中插入了 4B 的 802.1Q tag 标签。- TPID（标签协议标识符）：标识数据帧的类型，值为 0x8100 时表示 802.1Q 帧。

• PRI（优先级）：标识帧的优先级（用来做快速转发）。
• CFI（标准格式指示符）：在以太网环境中，该字段的值为 0。
• VLAN ID（VLAN 标识符）：标识该帧所属的 VLAN，其中：
  • 取值为：0 ~ 4095。
  • 可以使用的范围：1 ~ 4094。
  • vlan 0：用于实现不想使用VLAN标签，但想使用PRI值的情况。
  • vlan 4095：保留。
    

2.4. 交换机对 VLAN 划分

在华为交换机中，常见的 VLAN 划分方式有：

• 按照接口划分（使用最多）：按照收到数据帧的接口划分 VLAN
• 按照 MAC 地址划分：按照收到数据帧的 SMAC 划分 VLAN
• 按照 IP 地址划分：按照收到数据帧的 SIP 划分 VLAN
• 按照协议划分：按照收到数据帧所使用的协议划分 VLAN
• 按照策略划分：上述的汇总（即将上述组合起来，实现更灵活的划分方式）
  

2.5. 交换机对 VLAN 的处理（以按接口划分 VLAN 为例）

首先，我们需要先明白一个概念：

• 对于交换机来说，其内部处理的数据帧一定是携带 VLAN 标签的（tagged 数据帧）
• 对于终端设备来说，其内部处理的数据帧一定是不携带标签的（untagged 数据帧，注：当有标签的数据帧发送到终端设备时，终端设备会直接丢弃掉）

那么，问题来了，终端设备所发出的数据帧是如何在交换机内进行处理的呢？对于这个问题，我们需要先了解一下交换机是如何工作的。对于交换机而言，主要有两种操作行为，即：接收数据帧- 转发数据帧

针对这两种行为，我们以华为设备为例，讲解一下其对于数据帧的处理。在华为设备上，其会按照接口的类型，来处理数据帧，类型主要有：access：连接接口，用于连接终端设备- trunk：干道接口，用于交换机之间的互联

• hybrid（华为独有）：混合接口，access + trunk 的组合

对于接收数据帧：

• untagged 帧（不带 VLAN 标签的数据帧）：无论是哪个接口都会先打上接口配置的 PVID（VLAN 标签）值
  • access：直接保留标签进入交换机内
  • trunk：判断 PVID 是否在放行列表中，若在，保留标签进入交换机内
  • hybrid：判断 PVID 是否在放行列表中，若在，保留标签进入交换机内
• tagged 帧（带 VLAN 标签的数据帧）：
  • access：判断是否与接口配置的 PVID 值相等，若相等，保留标签进入交换机内
  • trunk：判断 PVID 是否在放行列表中，若在，保留标签进入交换机内
  • hybrid：判断 PVID 是否在放行列表中，若在，保留标签进入交换机内

对于转发数据帧（只会有tagged帧，交换机内是不可能有untagged帧的）：

• tagged：
  • access：判断是否与接口配置的pvid相等
    • 相等：剥离标签转发出去
    • 不相等：直接丢弃，不进行转发
  • trunk：判断是否在放行列表中
    • 在：保留标签转发出去
    • 不在：直接丢弃，不进行转发
  • hybrid：判断是否在放行列表中
    • 在tagged放行列表中：保留标签转发
    • 在untagged放行列表中：剥离标签转发
    • 不在上面两个中任何一个：直接丢弃，不进行转发对上述作出总结，即：
• 接收数据帧：无标签，先打标签；有标签（无论是刚打的还是原本就有的），看放行列表。
• 转发数据帧：看列表，过匹配，按照对应接口规则对标签处理进行转发。

三、VLAN的配置

3.1. 创建 VLAN

# 创建单个VLAN[S1]vlan<1-4094># 批量创建 VLAN，可以通过 vlan1,vlan2...；也可通过 vlan1 to vlan2[S1]vlan batch vlan1{vlan2...|[to vlan2]}

3.2. 划分 VLAN

# 1. 按照 MAC 地址划分 VLAN[S1-vlan1]mac-vlan mac-address 要划分 VLAN 的 MAC 地址# 要划分进哪个 VLAN，就在哪个 VLAN 的视图下操作# 在对应的接口中使能 MAC 划分 VLAN 的功能[S1-GigabitEthernet0/0/1]mac-vlanenable# 2. 按照 IP 地址划分 VLAN[S1-vlan1]ip-subnet-vlanipip地址 掩码# 要划分进哪个 VLAN，就在哪个 VLAN 的视图下操作# 在对应的接口中使能 IP 划分 VLAN 的功能[S1-GigabitEthernet0/0/1]ip-subnetenable# 3. 按照协议地址划分 VLAN[S1-vlan1]protocol-vlan{索引}协议# 索引默认从0开始# 在对应的接口中使能通过协议划分 VLAN 的功能[S1-GigabitEthernet0/0/1]protocol-vlan vlan<1~4094>[all|索引]# 4.按照策略划分vlan# 即将上述命令进行组合，如要通过：IP + MAC划分vlan[S1-vlan1]ip-subnet-vlanipip地址 掩码[S1-vlan1]mac-vlan mac-address 要划分vlan的mac地址[S1-GigabitEthernet0/0/1]ip-subnetenable[S1-GigabitEthernet0/0/1]mac-vlanenable# 需要注意，上述所划分的vlan只是对收到untagged数据帧时，为其打上对应的标签# 交换机是否处理该数据帧，还得看接口配置的放行列表# 具体的放行列表配置在3.3中记录```## 3.3. 按照接口划分 VLAN```bash# 设置端口类型[S1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type[access|trunk|hybrid]# 1.access接口配置# 设置access口的pvid（access口的放行列表只有自己的pvid）[S1-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan<1-4094># 2.trunk接口配置# 设置trunk口的pvid[S1-GigabitEthernet0/0/1]port trunk pvid vlan<1-4094># 设置trunk口的放行列表[S1-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan[all|[<1~4094>{...|to}]]# 3.hybrid接口配置# 设置hybrid口的pvid[S1-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid pvid vlan<1-4094># 设置hybrid口转发剥离tag的放行列表[S1-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid tagged vlan[all|[<1~4094>{...|to}]]# 设置hybrid口转发不剥离tag的放行列表[S1-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid untagged vlan[all|[<1~4094>{...|to}]]# 注：hybrid两个放行列表互斥，若两个同时配置，只生效最后配置的放行列表

3.4. 查看 VLAN

# 查看当前接口配置的vlan信息[S1]display vlan

表项解释：—

参考文献

[1] 华为技术有限公司. HCIA-Datacom V2.0 培训教材-PPT 05 VLAN原理与配置[Z]. 深圳：华为技术有限公司.