vlan（虛擬局域網）邏輯圖解+實驗詳解

VLAN（Virtual Local Area Network，虛擬局域網）

是一種通過邏輯方式（非物理連接）將網絡設備劃分為多個獨立廣播域的技術。它允許管理員在同一個物理網絡中創建多個隔離的虛擬網絡，從而提升網絡的安全性、靈活性和管理效率。

VLAN 原理

  • VLAN 技術通過給數據幀插入 VLAN 標簽（又叫 VLAN TAG ）的方式，讓交換機能夠分辨出各個數據幀所屬的 VLAN 。
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VLAN字段

VLAN 標簽是用來區分數據幀所屬 VLAN 的，是 4 個字節長度的字段，插入到以太網幀頭部上。VLAN 標簽會插入到源 MAC地址后面， IEEE 802.1Q標準有這個格式定義和字段構成說明。
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  • TPID （標簽協議標識符）：
    值為 0x8100 ，用來表示這個數據幀攜帶了 802.1Q 標簽。不支持 802.1Q 標準的設備收到這類數據幀，會把它丟棄。
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  • TCI （標簽控制信息）：
    又分為三個子字段
    優先級（ Priority）：長度為 3 比特，取值范圍 0 ~ 7 ，用來表示數據幀的優先級。取值越大，優先級越高。當交換機發送擁塞是，優先轉發優先級高的數據幀。
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    CFI/DEI（1 位） （規范格式指示器）：長度為 1 比特，取值非 0 即 1 ,在以太網中，通常取值為0。
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    VLAN ID （ VLAN 標識符）：長度為 12 比特，用來表示 VLAN 標簽的數值。取值范圍是 1 ~ 4094 。
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VLAN的核心概念與作用

  1. 廣播域隔離
    傳統局域網（LAN）中，所有設備默認處于同一個廣播域，廣播流量會泛洪到所有設備。
    VLAN可以將廣播域劃分為多個邏輯部分，不同VLAN之間的設備無法直接通信（除非通過路由器或三層交換機），從而減少不必要的廣播流量。
  2. 基于邏輯劃分
    VLAN的劃分不依賴物理位置，而是基于交換機端口、MAC地址、IP子網或協議等邏輯標識。
    例如：同一臺交換機上的不同端口可以屬于不同的VLAN。
  3. 跨物理設備的靈活性
    即使設備連接到不同的物理交換機，只要屬于同一VLAN，它們就能像在同一個局域網中通信（通過Trunk鏈路實現）。

vlan接口類型

  • Access接口
    用于連接終端設備（PC、服務器），僅屬于一個 VLAN
  • Trunk接口
    用于交換機互聯，允許多個 VLAN 通過（需手動指定允許的 VLAN）
  • Hybrid接口
    混合模式，可靈活選擇是否攜帶 VLAN 標簽，可以同時處理 tagged 和 untagged 流量，適用于復雜場景

概念明確

  • Access（接入）接口
    如果交換機接口收到無標記幀，由交換機根據這個接口所在 VLAN 為數據幀打上 VLAN 標簽；同時接口發送數據幀時，也不攜帶 VLAN 標簽。應該把這類接口配置為Access（接入）接口， Access 接口連接的鏈路稱為Access 鏈路。
  • Trunk（干道）接口
    如果交換機接口收到多個 VLAN 的流量，也就是收到了標記幀；同時為了讓對端設備能夠區分不同 VLAN 的流量，通過接口發出的流量會打上 VLAN 標簽。應該把這類接口配置為 Trunk（干道）接口，相應的鏈路稱為 Trunk鏈路。

劃分 VLAN

  • 基于端口劃分 VLAN
  • 基于 MAC 地址劃分 VLAN
  • 基于 IP 地址劃分VLAN
  • 基于協議劃分 VLAN
  • 基于策略劃分 VLAN

劃分 VLAN 后，交換機如何處理廣播報文

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  • PVID（Port VLAN ID）
    是交換機端口的默認 VLAN 標識符，用于處理未打標簽（Untagged）的幀當端口收到一個不帶 VLAN 標簽的數據幀時，交換機會自動給它打上該端口的 PVID，決定它屬于哪個 VLAN

跨交換機 VLAN 原理

  • 終端設備不會生成帶 VLAN 標簽的數據幀，它們發出的數據幀叫做無標記幀（Untagged ）。它們連接的交換機會給無標記幀打上 VLAN標簽。交換機通過每個端口的 PVID ，判斷從這個接口收到的無標記幀屬于哪個 VLAN ，并在轉發時，插入相應的 VLAN標簽，從而將無標記幀變為標記幀（ Tagged ）。

當兩臺交換機通過端口連接時，收到的數據幀是標記幀還是無標記幀？交換機端口會如何處理呢
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以vlan11數據鏈路為例，下面是處理的數據流程

  1. 主機PC6以主機PC11的MAC地址作為目的MAC地址封裝了一個數據幀，從網卡發送出去。
  2. 交換機PC6在Access接口收到數據幀。查詢MAC地址表，發現數據幀的目的地址是與交換機B相連的Trunk接口。于是交換機給數據幀打上Access接口的PVID配置，即給數據幀打上VLAN 10的標簽，并從Trunk接口轉發給交換機B。
  3. 交換機B在trunk接口收到數據幀。查看MAC地址表，發現是VLAN 11的數據幀，目的地址設備是連接在VLAN 11的一個Access接口上。于是去掉數據幀的VLAN標簽，并從這個Access接口轉發給主機PC11。

eNSP 實操 Access 接口和 Trunk 接口的配置（單vlan）

實驗拓撲
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基本配置框架

  1. 將 SW 1（即交換機 1）和 SW 2（即交換機 2）相連的接口配置為Trunk 接口，允許傳輸VLAN 5的數據
  2. 將PC與SW相連接口配置為 Access 接口，接口的 PVID 配置為 VLAN 5

SW1的配置如下

  • vlan 5 # 創建 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
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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
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PC1的配置
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PC2的配置
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連通性檢測
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已通！

抓包Trunk口驗證vlan是否打上標簽
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eNSP 實操 Access 接口和 Trunk 接口的配置（多vlan）

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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
    在這里插入圖片描述
    在這里插入圖片描述
    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在這里插入圖片描述
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    在這里插入圖片描述
    PC配置：
    在這里插入圖片描述
    在這里插入圖片描述

連通性檢測：

  • 同vlan連通性檢測（PC3 ping PC4）
    在這里插入圖片描述
  • 不同vlan連通性檢測（PC3 ping PC2）
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eNSP 實操 Access 接口和 Trunk 接口的配置，多vlan跨網段通信

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在上一個實驗基礎上，進行vlan10的主機設備ip更改，在 SW2（三層交換機）上配置 VLANIF，達到三層交換實現跨網段互通

在SW2上進行配置

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

PC配置：
在這里插入圖片描述在這里插入圖片描述在這里插入圖片描述在這里插入圖片描述
連通性檢測
在這里插入圖片描述在這里插入圖片描述
實現跨網段通信
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