super vlan技术详解（vlan技术）

VLAN技术：解决网络难题的利器

一、VLAN技术的简介定义

VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是一种将物理的LAN在逻辑上划分成多个广播域的通信技术。通过VLAN技术，我们可以将一个大型的网络环境划分为多个独立的逻辑网络，每个VLAN就像一个独立的局域网，拥有自己的广播域。

二、广播域的概念及其重要性

广播域是指广播帧（目标MAC地址全部为1）所能传递到的范围，即能够直接通信的范围。在一个未分割的广播域中，一旦发出广播信息，该信息会传遍整个网络，对所有主机带来额外的负担。在设计网络时，如何有效地分割广播域成为一个关键问题。

三、VLAN技术的作用

VLAN技术的核心作用就是限制广播域。通过将网络划分为多个VLAN，我们可以将广播报文限制在一个VLAN内，从而节省带宽，提高网络的处理能力。这对于大型网络环境来说尤为重要，可以有效解决网络中的广播泛滥问题，提升网络质量。

四、VLAN技术的应用场景

在实际应用中，VLAN技术的应用场景非常广泛。例如，在一个大型企业网络中，不同部门之间可能需要相互隔离，以保证网络的安全性。通过VLAN技术，我们可以将不同部门的网络划分为不同的广播域，实现相互隔离。在一些大型校园网络、数据中心等场景中，VLAN技术也可以发挥重要作用。

五、VLAN技术的优势

VLAN技术的优势主要体现在以下几个方面：

1. 提高网络安全性：通过划分广播域，可以限制广播信息的传播范围，防止广播攻击。

2. 灵活配置：可以根据实际需求灵活划分网络，方便管理。

3. 节省带宽：限制广播域可以有效节省网络带宽，提高网络性能。

4. 提升网络质量：通过优化网络结构，提升网络的稳定性和可靠性。

六、常见的广播通信协议及其作用

1. ARP（地址协议）：建立IP地址和MAC地址的映射关系。

2. RIP（路由信息协议）：一种路由协议，用于在路由器之间交换路由信息。

3. DHCP（动态主机配置协议）：用于自动设定IP地址。

4. NetBEUI（网络基本输入输出系统）：Windows下使用的协议。

5. IPX（Internetwork Packet Exchange）：Novell Netware使用的协议。

6. Apple Talk：苹果公司的Macintosh计算机使用的协议。这些协议在网络通信中发挥着重要作用，但也会产生广播信息。在设计网络时，需要注意如何通过VLAN技术有效地管理这些广播信息。VLAN技术是一种强大的网络技术解决方案可以帮助我们解决大型网络环境中的各种问题提高网络的性能和安全性。增强局域网的安全性：不同VLAN内的报文传输相互隔离，增强了网络的健壮性。当故障发生时，其影响被限制在一个VLAN内，不会波及其他VLAN，保障了网络运行的稳定性。通过VLAN的灵活构建，可以方便地划分用户到不同的工作组，实现虚拟工作组的灵活构建和维护。

VLAN的基本概念及标签：

TPID（标签协议标识符）用于标识数据帧的类型。其值为0x8100时，表示IEEE 802.1Q的VLAN数据帧。如果不支持802.1Q的设备收到这样的帧，会将其丢弃。除此之外，各设备厂商也可以自定义该字段的值。为了确保设备间的互通，TPID值的配置需保持一致。

PRI（优先级）用于表示数据帧的802.1p优先级，取值范围为0~7，值越大优先级越高。在设备拥堵时，会优先发送优先级高的数据帧。

CFI（标准格式指示位）用于标识MAC地址在不同的传输介质中是否以标准格式进行封装。在以太网中，CFI的值通常为0。

VID（VLAN ID）用于表示数据帧所属的VLAN编号，取值范围为1~4094，设备通过VID来识别数据帧所属的VLAN，实现广播域的限制。

在网络中，常用设备的以太网帧主要有两种格式：有标记帧（Tagged帧）和无标记帧（Untagged帧）。用户主机、服务器、Hub等设备只能收发Untagged帧，而交换机、路由器和AC等设备既能收发Tagged帧，也能收发Untagged帧。为了提高处理效率，设备内部处理的数据帧通常为Tagged帧。

为了适配不同的网络环境和需求，设备定义了多种链路类型和接口类型。根据链路中需要承载的VLAN数量的不同，以太网链路分为接入链路和干道链路。接入链路只承载一个VLAN的数据帧，用于连接设备和用户终端；而干道链路可以承载多个不同VLAN的数据帧，用于设备间的互连。这些接口和链路的类型与功能为网络的灵活配置和管理提供了便利，有效地提高了网络的安全性和效率。为了确保其他设备能够正确识别数据帧中的VLAN信息，在主干链路上传输的所有数据帧都必须携带VLAN标签。对于以太网接口，根据连接的对象及其处理数据帧的方式，可分为以下三种类型：

1. Access接口：主要用于连接无法识别VLAN标签的用户终端，如用户主机、服务器等。它只能处理未标记的帧，并为这些帧添加唯一的VLAN标签。

2. Trunk接口：通常用于连接交换机、路由器、AP以及能够处理标记帧和未标记帧的语音终端。它可以允许多个VLAN的帧携带标签通过，但在发送未标记帧时只允许一个VLAN的帧不带标签。

3. Hybrid接口：既可用于连接无法识别VLAN标签的用户终端和设备，如Hub，也可用于连接交换机、路由器等。它允许多个VLAN的帧携带标签通过，并且可以根据配置决定某些VLAN的帧是否带标签。在某些特定应用场景下，必须使用Hybrid接口，例如当一个接口需要连接不同VLAN网段时。

接下来，我们来理解一下缺省VLAN，也称为PVID（Port Default VLAN ID）。当设备接收到未标记的帧时，需要为其添加VLAN标签。添加哪个标签则由接口的缺省VLAN决定。对于不同类型的接口，它们在处理数据帧时的标签添加和剥离过程是不同的。

对于Access接口，接收到的报文会打上缺省的VLAN ID。如果VLAN ID与缺省VLAN ID相符，则接收该报文；否则，报文会被丢弃。在发送帧时，会先剥离帧的PVID标签，然后发送。

对于Trunk接口和Hybrid接口，一个接口可以允许多个VLAN通过，但只能有一个缺省VLAN。接口的缺省VLAN和允许通过的VLAN需要分别配置。接收报文时，如果缺省VLAN ID在允许通过的VLAN ID列表里，则接收并打上缺省VLAN ID；否则，报文会被丢弃。发送报文时，如果VLAN ID与缺省VLAN ID相同且是该接口允许通过的VLAN ID，则会去除Tag发送；否则，保持原有Tag发送。

当带有VLAN标签的数据帧抵达网络时，Access接口、Trunk接口和Hybrid接口都会严格检查数据帧的VID（VLAN标识符）是否与其允许的VLAN相匹配。在接收数据时，只有匹配的VLAN数据帧才会被接受。

在发送数据时，各种接口对数据帧的VLAN标签处理方式各有不同。Access接口会直接从数据帧中剥离VLAN标签。Trunk接口则只在数据帧的VID与接口的PVID（原始VLAN标识符）相同时才会进行剥离。Hybrid接口则根据接口上的特定配置决定是否需要剥离VLAN标签。Access接口发出的数据帧肯定不带Tag，Trunk接口发出的数据帧中，只有特定VLAN的数据帧不带Tag，其他均带有VLAN标签。而Hybrid接口发出的数据帧可以根据需要设置特定VLAN带Tag或不带Tag。

关于VLAN内互访，这个过程主要经历三个环节。用户主机的报文转发。源主机在发起通信时，会根据IP地址判断目的主机位置，并获取相应的MAC地址进行封装。如果源主机和目的主机处于同一网段，则直接进行MAC地址封装；如果处于不同网段，则通过网关进行转发。

接下来是设备内部的以太网交换。这个过程涉及到报文的二层和三层交换。如果目的MAC地址+VID与设备的MAC表匹配且三层转发标志置位，则进行三层交换；否则，进行二层交换。如果目的MAC地址+VID未在设备的MAC表中匹配，则会进行广播以获取目的主机的MAC地址。

设备之间交互时，会根据接口的设置添加或剥离Tag。不同接口VLAN标签的添加和剥离情况各不相同。

以同设备VLAN内互访为例，当用户主机属于同一VLAN并连接在同台设备上时，报文会在设备内部进行带Tag的以太网交换。用户主机发送ARP广播请求报文获取目的主机的MAC地址，报文经过接口时会被添加VLAN标签。设备根据报文的目的MAC地址+VID查找MAC表，若未找到则在允许该VLAN通过的接口广播报文。接口在发出报文前会根据配置剥离相应的VLAN标签。后续的主机互访，会直接使用已学习到的对方MAC地址进行通信。

整个VLAN通信过程确保了广播报文只在同一VLAN内二层转发，使得同一VLAN内的用户可以直接进行二层互访。根据连接设备的情况，VLAN内互访可分为同设备VLAN内互访和跨设备VLAN内互访两种场景。关于VLAN间互访的技术

在组网场景中，当同一VLAN的用户处于不同网段时，主机在报文中会封装网关的MAC地址。对于跨设备VLAN内的互访，用户主机通过干道链路连接，数据帧在设备上透传，实现了不同设备间的通信。干道链路不仅能传输多个VLAN的数据帧，还实现了VLAN的透传功能，确保数据帧在转发时不会添加或剥离Tag。

划分VLAN后，由于广播报文只在同VLAN内转发，不同VLAN的用户间无法直接进行二层互访。但为了满足不同VLAN用户间的互访需求，需要实现VLAN间的互访。这一过程涉及到用户主机的报文转发、设备内部的以太网交换以及设备间VLAN标签的添加和剥离。在这一过程中，广播报文仅在同一个VLAN内转发，而不同VLAN的用户则需要借助三层路由技术或VLAN转换技术来实现互访。

华为提供了多种技术来实现VLAN间的互访，其中常用的两种技术是VLANIF接口和Dot1q终结子接口。

VLANIF接口是一种三层的逻辑接口。通过在VLANIF接口上配置IP地址，设备会在MAC地址表中添加相应的表项，并实现三层转发，从而实现VLAN间的三层互通。这种配置方式相对简单，是实现VLAN间互访的最常用技术。每个VLAN都需要配置一个VLANIF，并在接口上指定一个IP子网网段，这在一定程度上浪费了IP地址资源。

Dot1q终结子接口也是一种三层的逻辑接口。与VLANIF接口类似，通过在子接口上配置Dot1q终结功能和IP地址，设备同样会添加MAC表项并实现三层转发。这种技术适用于一个三层以太网接口下接多个VLAN的环境。不同VLAN的数据流会争用同一个以太网主接口的带宽，在通信繁忙时可能导致通信瓶颈。

对于现网中存在不同VLAN相同网段的组网需求，可以通过VLAN聚合（又称Super VLAN）来实现。Super VLAN通过引入Super-VLAN和Sub-VLAN的概念，将一个Super-VLAN与多个Sub-VLAN关联。多个Sub-VLAN共享Super-VLAN的IP地址作为其网关IP，实现与外部的三层互通。通过在Sub-VLAN间启用Proxy ARP，实现Sub-VLAN间的三层互通。这种技术既节约了IP地址资源，又实现了VLAN间的三层互通。VLAN聚合通常用于多个VLAN共用一个网关的组网场景。

VLAN技术的运用使得网络管理更为灵活和高效，满足了不同场景下的需求。通过不同的技术和方法，实现了不同VLAN间的互访，为现代网络通信提供了强有力的支持。同设备VLAN间互访详解

在一张设备Router上，我们有两个主机Host，分别属于VLAN2和VLAN3，它们位于不同的网段。为了使得这两台主机能够互访，我们在Router上创建了VLANIF2和VLANIF3接口，并为其配置了相应的IP地址。接着，我们将主机的默认网关设置为所属VLAN对应的VLANIF接口IP。

当Host想要向另一个Host发送报文时，流程如下：

1. Host首先判断目的IP地址与自己是否在同一网段。若不在，它会发出一个ARP请求，目的是获取网关的MAC地址。这个报文的目的是网关IP 10.1.1.1，而目的MAC地址则是广播地址。

2. 这个报文到达Router的某个接口。Router会给报文添加一个Tag，这个Tag的VID标识与接口的PVID相对应。然后，报文的源MAC地址和VID与接口的对应关系会被添加到MAC表中。

3. Router检查这个报文是ARP请求，且目的IP是其VLANIF2接口的IP。于是，Router会回应Host，告知其VLANIF2接口的MAC地址。

4. Host收到回应后，会记录Router的IP与MAC的对应关系。然后，它会向Router发送目的MAC为Router的VLANIF2接口MAC、目的IP为Host的IP的报文。

5. 这个报文到达Router后，Router会根据报文的源MAC和VID更新MAC表。然后，它会比较报文的目的MAC与VLANIF2的MAC。如果两者匹配，就会进行三层转发。

6. Router会根据目的IP查找三层转发表。如果没有找到匹配项，它会查看路由表。若路由表中有匹配项，它就会继续后续的转发过程。

跨设备VLAN间互访的配置相对复杂一些。当两台主机连接在不同的设备上时，除了配置VLANIF接口的IP地址，还需要配置静态路由或运行动态路由协议。

例如，Host连接在Router上，属于VLAN2，而另一台Host连接在Router上，属于VLAN3。为了互访，我们需要在每台Router上创建相应的VLANIF接口并配置IP。我们还需要在两台Router上配置静态路由。

当报文从一个Host发送到另一个Host时，它会经过相似的流程，但涉及到两台Router之间的路由选择和转发。配置静态路由可以确保报文能够正确地到达目标主机。这样，后续的两台主机之间的往返报文都能够通过网关Router进行三层转发。

无论是同设备还是跨设备的VLAN间互访，核心都是确保报文能够正确地找到目标主机的路径。通过合理配置VLANIF接口、静态路由等，我们可以实现不同VLAN间主机的互访。在路由器的网络中，当一个数据包的目的IP为10.1.2.2时，其路由过程引人入胜。路由器根据此IP在路由表中寻找匹配的路由网段，找到了与VLANIF3对应的网段10.1.2.0/24。接下来，确定下一跳IP地址为10.1.4.2。在ARP表中并未找到此信息，于是路由器会在VLAN4的所有接口发送ARP请求报文，寻找这一跳IP的MAC地址。

这个过程充满了技术细节和策略配置的魅力。报文从路由器的接口出发时，根据接口的配置，报文会保持其原始的Tag进行透传。当ARP请求报文到达路由器后，如果发现其目的IP与VLANIF4接口的IP相符，那么路由器会回应并记录下VLANIF4接口的MAC地址。此后，路由器的响应报文会再次透传至接口并被路由器接收，更新ARP表项。

当路由器收到来自主机的报文并准备转发时，它会修改报文的源MAC地址和目的MAC地址，以匹配VLANIF4接口的相应地址，并将此次转发的信息记录在三层转发表中。这一系列操作都是为了让数据报能够准确无误地到达目的地。在这个过程中，VLAN的角色不可忽视。当VLAN中的一个接口状态变为Down导致整个VLAN状态改变时，VLAN会通知VLANIF接口关于接口的状态变化。为了避免由此引发的震荡，可以启动VLAN Ding功能来延迟这一通知的时间。这为网络管理员提供了宝贵的时间和灵活性来处理网络中的变化。

在构建网络架构时，隔离是一项重要的需求。为了实现用户之间的二层隔离，可以将他们分配到不同的VLAN。随着用户数量的增长和网络的复杂性增加，单纯依靠VLAN可能无法满足需求。为此，华为等厂商提供了一系列VLAN内二层隔离技术。端口隔离是一种简单有效的方法，通过创建隔离组实现同一VLAN内端口的隔离。MUX VLAN提供了一种资源控制的机制，既支持VLAN间的通信，也支持VLAN内的隔离。基于流策略的VLAN内二层隔离允许管理员根据特定的匹配规则对报文进行分类和处理，实现更灵活的隔离策略。

而对于VLAN间的三层隔离，当VLAN间实现三层互通后，如何控制部分用户之间的互访或单向访问变得尤为重要。例如，用户主机和服务器之间的单向访问或企业访客的限制访问等场景都需要配置VLAN间的互访控制。这种控制通常通过流策略来实现，允许管理员根据需求精细地管理网络流量和访问权限。这些技术和策略为现代网络管理提供了丰富的工具和手段，帮助管理员构建灵活、安全、高效的网络架构。驾驭网络访问控制：VLAN与三层交换机的

在网络架构中，VLAN（Virtual Local Area Network）间互访控制是保障网络安全的重要环节。为了更好地管理VLAN，实现灵活的访问控制，用户可根据实际需求定义匹配规则对报文进行流分类，并通过流策略将流分类与permit/deny动作关联，从而允许或禁止符合流分类的报文通过。

当通过远端网管集中管理设备时，需要在设备上配置IP地址以进行设备管理。但这也同时带来了设备安全的问题。为了增强设备的安全性，可以配置特定的VLAN作为管理VLAN，并限制Access类型和Dot1q-tunnel类型接口加入该VLAN。这样，与这些接口相连的用户就无法访问该设备，提高了设备的安全性。

在使用路由器进行VLAN间路由时，随着VLAN间流量的增长，路由器可能会成为网络的瓶颈。交换机使用ASIC专用硬件芯片处理数据帧交换，可实现缆线速度交换。而传统路由器主要依赖软件处理，难以达到不限速的转发，容易成为速度瓶颈。特别是在VLAN间路由中，流量集中在交换机与路由器的汇聚链接部分，更容易出现瓶颈。

为了解决这个问题，三层交换机应运而生。三层交换机是集交换和路由功能于一体的网络设备。其路由模块使用ASIC硬件处理路由，可实现高速路由。与传统路由器相比，三层交换机能够实现内部汇聚链接，确保较大的带宽。

那么，在三层交换机内部，数据是如何传播的呢？当计算机与三层交换机互联时，交换机内部会根据VLAN生成相应的VLAN接口。对于VLAN内的通信，数据帧通过交换机检索同一VLAN的MAC地址列表进行转发。

而对于VLAN间的通信，数据帧首先被发送到交换机，然后经由内部汇聚链接转发给路由模块。路由模块根据数据帧附加的VLAN识别信息进行路由处理。处理后的数据帧再次通过内部汇聚链路返回交换模块，并最终转发到目标计算机。

三层交换机不仅提高了网络的速度和效率，还增强了网络的安全性。通过深入了解VLAN和三层交换机的工作原理，我们可以更好地管理网络，实现灵活、安全的访问控制。一、引言

在现代网络架构中，无论是大型企业网络还是家庭网络，都经历了从简单的网络连接向更复杂的网络配置的发展。这其中，路由器的角色始终占据着重要的地位。尽管三层交换机的发展提供了更为高速的路由处理，但传统路由器依然有其存在的必要性。

二、传统型路由器与三层交换机：谁更适用？

随着网络技术的发展，三层交换机以其高速路由处理能力逐渐崭露头角。面对复杂的网络环境，我们是否还需要传统路由器呢？答案是肯定的。虽然三层交换机在某些方面表现出色，但传统路由器仍具有其独特的优势。

三、传统型路由器的必要性

1. 与WAN的连接：大多数三层交换机主要配备的是LAN（以太网）接口。对于连接WAN，路由器仍是不可或缺的选择。

2. 保障网络安全：路由器提供的丰富安全功能，如数据包过滤、IPSec VPN构建、RADIUS用户认证等，为用户构建了更安全可靠的网络环境。

3. 支持异构网络架构：除了TCP/IP外，还有许多网络协议如IPX/SPX和AppleTalk等。除了部分高端三层交换机外，大多数交换机仅支持TCP/IP。在使用其他协议的环境下，路由器是必备的。

四、路由器与交换机配合构建LAN的实例

在实际网络构建中，路由器和交换机的配合是非常常见的。例如，可以利用各楼层配置的二层交换机定义VLAN，连接TCP/IP客户计算机。而各楼层间的VLAN间通信则通过三层交换机的高速路由实现。对于要求高可靠性的环境，还可以考虑冗余配置三层交换机。与WAN的连接则通过带有各种接口的路由器进行。路由器的数据包过滤和VPN功能可实现网络安全，同时支持如Novell Netware等TCP/IP之外的网络协议。

五、使用VLAN设计局域网的特点及实例

通过使用VLAN构建局域网，用户可以不受物理链路的限制自由地分割广播域，适应灵活多变的网络构成。但由于VLAN的引入容易导致网络构成复杂化，使得整个网络的组成难以把握。在不使用VLAN的局域网中，网络的改变可能需要更改物理连接。而使用VLAN的局域网中，网络的改变则更加灵活，无需更改物理连接即可实现。

尽管三层交换机提供了更为高速的路由处理，但传统路由器在网络连接、网络安全、支持异构网络协议等方面仍具有不可替代的作用。在实际网络构建中，应根据实际需求合理选择路由器和交换机，充分发挥各自的优势，构建出高效、安全的网络环境。在构建现代网络环境时，VLAN技术发挥着至关重要的作用。它允许我们在物理网络结构之上构建逻辑网络，从而实现更为灵活、高效的网络管理。下面我们就深入一下VLAN技术的实现及其主要应用。

要在交换机上生成一个蓝色的VLAN，并将计算机A所连接的端口1加入到这个蓝色VLAN中，使其成为访问链接。这样，计算机A就被纳入了我们的逻辑网络之中。接下来，根据需要，我们可以设定计算机A的IP地址、默认网关等信息。如果IP地址相关的设定是通过DHCP获取的，那么客户机方面无需进行任何设定修改，就可以在不同网段间自由移动。

VLAN技术的核心优势在于其逻辑设计的自由度。在物理布线不变的前提下，我们可以根据需求自由进行逻辑设计。特别是在需要经常改变网络布局的工作环境，VLAN的优势更加明显。例如，当需要新增一个地址为192.168.3.0/24的网段时，我们只需在交换机上新建一个对应的VLAN，并将所需的端口加入访问链路即可。

随着网络环境的成长和变化，我们经常需要分割现有网络或增加新的网络区域。这时，VLAN技术同样能发挥巨大的作用。充分利用VLAN，可以轻松应对这些问题。虽然VLAN可以灵活地构建网络，但它也带来了网络结构复杂化的问题。

当网络结构变得复杂时，数据流纵横交错，一旦发生故障，准确定位并排除故障会比较困难。为了更好地理解这种复杂的数据流向，我们可以假设一个场景：计算机A向计算机C发送数据，整个数据流走向涉及到多台交换机和路由器的转发。在这个过程中，数据需要经过多次转发和路由，流向变得难以把握。

为了应对这种日渐复杂化的数据流，管理员需要从“逻辑结构”和“物理结构”两方面入手，把握好网络的现状。物理结构表示了网络的物理布线形态和VLAN的设定，而逻辑结构则表示从网络层以上的层面观察到的网络结构。在现代企业级网络中，把握这两种结构图的区别显得尤为重要。

VLAN技术的实现主要包括在网络交换机上创建和配置VLAN、设定客户端计算机的网络参数、利用路由器进行VLAN间的路由等。这些技术的应用使得我们可以在物理网络之上构建逻辑网络，实现更为灵活、高效的网络管理。随着VLAN的广泛应用，网络结构的复杂化也成为了一个需要关注的问题。管理员需要同时把握网络的逻辑结构和物理结构，以应对日益复杂的网络环境。