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1 VLAN配置

1.1 VLAN简介

1.1.1 VLAN概述

1.1.2 VLAN原理

1.1.3 VLAN划分

1.1.4 协议规范

1.2 配置VLAN基本属性

1.3 配置VLAN接口基本属性

1.3.1 VLAN接口简介

1.3.2 配置VLAN接口基本属性

1.4 配置基于端口的VLAN

1.4.1 基于端口的VLAN简介

1.4.2 配置基于Access端口的VLAN

1.4.3 配置基于Trunk端口的VLAN

1.4.4 配置基于Hybrid端口的VLAN

1.4.5 基于端口的VLAN典型配置举例

1.5 配置基于MAC的VLAN

1.5.1 基于MAC的VLAN简介

1.5.2 配置基于MAC的VLAN

1.5.3 基于MAC的VLAN典型配置举例

1.6 VLAN显示和维护

1 VLAN配置

1.1  VLAN简介

1.1.1  VLAN概述

以太网是一种基于CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect，载波侦听多路访问/冲突检测）的共享通讯介质的数据网络通讯技术，当主机数目较多时会导致冲突严重、广播泛滥、性能显著下降甚至使网络不可用等问题。通过交换机实现LAN互联虽然可以解决冲突（Collision）严重的问题，但仍然不能隔离广播报文。在这种情况下出现了VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）技术，这种技术可以把一个LAN划分成多个虚拟的LAN——VLAN，每个VLAN是一个广播域，VLAN内的主机间通信就和在一个LAN内一样，而VLAN间则不能直接互通，这样，广播报文被限制在一个VLAN内，如图1-1所示。

图1-1 VLAN示意图

VLAN的划分不受物理位置的限制：不在同一物理位置范围的主机可以属于同一个VLAN；一个VLAN包含的用户可以连接在同一个交换机上，也可以跨越交换机，甚至可以跨越路由器。

VLAN的优点如下：

·              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。VLAN间的二层报文是相互隔离的，即一个VLAN内的用户不能和其他VLAN内的用户直接通信，如果不同VLAN要进行通信，则需通过路由器或三层交换机等三层设备。

·              灵活构建虚拟工作组。用VLAN可以划分不同的用户到不同的工作组，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。

1.1.2  VLAN原理

要使网络设备能够分辨不同VLAN的报文，需要在报文中添加标识VLAN的字段。由于普通交换机工作在OSI模型的数据链路层，只能对报文的数据链路层封装进行识别。因此，如果添加识别字段，也需要添加到数据链路层封装中。

IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气和电子工程师学会）于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的IEEE 802.1Q协议标准草案，对带有VLAN标识的报文结构进行了统一规定。

传统的以太网数据帧在目的MAC地址和源MAC地址之后封装的是上层协议的类型字段，如图1-2所示。

图1-2 传统以太网帧封装格式

其中DA表示目的MAC地址，SA表示源MAC地址，Type表示报文所属协议类型。

IEEE 802.1Q协议规定在目的MAC地址和源MAC地址之后封装4个字节的VLAN Tag，用以标识VLAN的相关信息。

图1-3 VLAN Tag的组成字段

如图1-3所示，VLAN Tag包含四个字段，分别是TPID（Tag Protocol Identifier，标签协议标识符）、Priority、CFI（Canonical Format Indicator，标准格式指示位）和VLAN ID。

·              TPID用来判断本数据帧是否带有VLAN Tag，长度为16bit，缺省取值为0x8100。各设备厂商可以自定义该字段的值。当邻居设备将TPID值配置为非0x8100时，为了能够识别这样的报文，实现互通，必须在本设备上修改TPID值，确保和邻居设备的TPID值配置一致。如果报文的TPID值为配置值或0x8100，则该报文被认为带有VLAN Tag。

·              Priority表示报文的802.1P优先级，长度为3bit。

·              CFI字段标识MAC地址在不同的传输介质中是否以标准格式进行封装，长度为1bit，取值为0表示MAC地址以标准格式进行封装，为1表示以非标准格式封装，缺省取值为0。

·              VLAN ID标识该报文所属VLAN的编号，长度为12bit，取值范围为0～4095。由于0和4095为协议保留取值，所以VLAN ID的取值范围为1～4094。

网络设备根据报文是否携带VLAN Tag以及携带的VLAN Tag信息，来对报文进行处理，利用VLAN ID来识别报文所属的VLAN。详细的处理方式请参见“1.4.1  基于端口的VLAN简介”。

1.1.3  VLAN划分

VLAN根据划分方式不同可以分为不同类型，下面列出了几种最常见的VLAN类型：

·              基于端口的VLAN

·              基于MAC地址的VLAN

·              基于协议的VLAN

·              基于IP子网的VLAN

·              基于策略的VLAN

·              其他VLAN

1.1.4  协议规范

与VLAN相关的协议规范有：

IEEE 802.1Q：IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks: Virtual Bridged Local Area Networks

1.2  配置VLAN基本属性

表1-1 配置VLAN基本属性

1.3  配置VLAN接口基本属性

1.3.1  VLAN接口简介

不同VLAN间的主机不能直接通信，通过在设备上配置VLAN接口，可以实现VLAN间的三层互通。

VLAN接口是一种三层的虚拟接口，它不作为物理实体存在于设备上。每个VLAN对应一个VLAN接口，在为VLAN接口配置了IP地址后，该IP地址即可作为本VLAN内网络设备的网关地址，对需要跨网段的报文进行基于IP地址的三层转发。

1.3.2  配置VLAN接口基本属性

表1-2 配置VLAN接口基本属性

1.4  配置基于端口的VLAN

1.4.1  基于端口的VLAN简介

基于端口划分VLAN是最简单、最有效的VLAN划分方法。它按照设备端口来定义VLAN成员，将指定端口加入到指定VLAN中之后，端口就可以转发指定VLAN的报文。

1. 端口的链路类型

根据端口在转发报文时对VLAN Tag的不同处理方式，可将端口的链路类型分为三种：

·              Access连接：端口发出去的报文不带VLAN Tag。一般用于和不能识别VLAN Tag的终端设备相连，或者不需要区分不同VLAN成员时使用。

·              Trunk连接：端口发出去的报文，端口缺省VLAN内的报文不带Tag，其他VLAN内的报文都必须带Tag。通常用于网络传输设备之间的互连。

·              Hybrid连接：端口发出去的报文可根据需要设置某些VLAN内的报文带Tag，某些VLAN内的报文不带Tag。Hybrid类型端口既可以用于网络传输设备之间的互连，又可以直接连接终端设备。

2. 端口缺省VLAN

除了可以设置端口允许通过的VLAN，还可以设置端口的缺省VLAN，即PVID（Port VLAN ID，端口VLAN ID）。在缺省情况下，所有端口的缺省VLAN均为VLAN 1，但用户可以根据需要进行配置。

·              Access端口的缺省VLAN就是它所在的VLAN。

·              Trunk端口和Hybrid端口可以允许多个VLAN通过，能够配置缺省VLAN。

·              当执行undo vlan命令删除的VLAN是某个端口的缺省VLAN时，对Access端口，端口的缺省VLAN会恢复到VLAN 1；对Trunk或Hybrid端口，端口的缺省VLAN配置不会改变，即它们可以使用已经不存在的VLAN作为缺省VLAN。

在配置了端口链路类型和缺省VLAN后，端口对报文的接收和发送的处理有几种不同情况，具体情况请参看表1-3。

表1-3 不同链路类型端口收发报文的差异

1.4.2  配置基于Access端口的VLAN

配置基于Access端口的VLAN有两种方法：一种是在VLAN视图下进行配置，另一种是在二层以太网端口视图/端口组视图/二层聚合接口视图下进行配置。

表1-4 配置基于Access端口的VLAN（在VLAN视图下）

表1-5 配置基于Access端口的VLAN（在二层以太网端口视图/端口组视图/二层聚合接口视图）

1.4.3  配置基于Trunk端口的VLAN

Trunk端口可以允许多个VLAN通过，只能在二层以太网端口视图/端口组视图/二层聚合接口视图下进行配置。

表1-6 配置基于Trunk端口的VLAN

1.4.4  配置基于Hybrid端口的VLAN

Hybrid端口可以允许多个VLAN通过，只能在二层以太网端口视图/端口组视图/二层聚合接口视图下进行配置。

表1-7 配置基于Hybrid端口的VLAN

1.4.5  基于端口的VLAN典型配置举例

1. 组网需求

·              Host A和Host C属于部门A，但是通过不同的设备接入公司网络；Host B和Host D属于部门B，也通过不同的设备接入公司网络。

·              为了通信的安全性，也为了避免广播报文泛滥，公司网络中使用VLAN技术来隔离部门间的二层流量。其中部门A使用VLAN 100，部门B使用VLAN 200。

·              现要求不管是否使用相同的设备接入公司网络，同一VLAN内的主机能够互通。即Host A和Host C能够互通，Host B和Host D能够互通。

2. 组网图

图1-4 基于端口的VLAN组网图

3. 配置步骤

(1)      配置Device A

# 创建VLAN 100，并将Ethernet1/0/1加入VLAN 100。

<DeviceA> system-view

[DeviceA] vlan 100

[DeviceA-vlan100] port ethernet 1/0/1

[DeviceA-vlan100] quit

# 创建VLAN 200，并将Ethernet1/0/2加入VLAN 200。

[DeviceA] vlan 200

[DeviceA-vlan200] port ethernet 1/0/2

[DeviceA-vlan200] quit

# 为了使Device A上VLAN 100和VLAN 200的报文能发送给Device B，将Ethernet1/0/3的链路类型配置为Trunk，并允许VLAN 100和VLAN 200的报文通过。

[DeviceA] interface ethernet 1/0/3

[DeviceA-Ethernet1/0/3] port link-type trunk

[DeviceA-Ethernet1/0/3] port trunk permit vlan 100 200

Please wait... Done.

(2)      Device B上的配置与Device A上的配置完全一样，不再赘述。

4. 显示与验证

通过查看显示信息验证配置是否成功。

# 查看Device A上VLAN 100和VLAN 200的配置信息，验证以上配置是否生效。

[DeviceA-Ethernet1/0/3] display vlan 100

 VLAN ID: 100

 VLAN Type: static

 Route Interface: not configured

 Description: VLAN 0100

 Name: VLAN 0100

Tagged   Ports:

    Ethernet1/0/3

 Untagged Ports:

    Ethernet1/0/1

[DeviceA-Ethernet1/0/3] display vlan 200

 VLAN ID: 200

 VLAN Type: static

 Route Interface: not configured

 Description: VLAN 0200

 Name: VLAN 0200

Tagged   Ports:

    Ethernet1/0/3

 Untagged Ports:

    Ethernet1/0/2

1.5  配置基于MAC的VLAN

1.5.1  基于MAC的VLAN简介

基于MAC划分VLAN是VLAN的另一种划分方法。它按照报文的源MAC地址来定义VLAN成员，将指定报文加入该VLAN的Tag后发送。该功能通常会和安全（比如802.1X）技术联合使用，以实现终端的安全、灵活接入。

1. 手动配置静态MAC VLAN

手动配置静态MAC VLAN常用于VLAN中用户相对较少的网络环境。在该方式下，用户需要手动配置MAC VLAN表项，使能基于MAC地址的VLAN功能，并将端口加入MAC VLAN。其原理为：

·              当端口收到的报文为Untagged报文时，根据报文的源MAC匹配MAC VLAN表项，如果报文中的源MAC与MAC VLAN表项中的MAC地址完全相同，则匹配成功，给报文添加表项中指定的VLAN ID并转发该报文；如果没有找到匹配MAC VLAN表项，则继续按照其他原则进行匹配，如果匹配成功，则转发报文，如果匹配均失败，则给报文添加端口的缺省VLAN ID并转发该报文。

·              当端口收到的报文为Tagged报文时，如果报文的VLAN ID在该端口允许通过的VLAN ID列表里，则转发该报文；如果报文的VLAN ID不在端口允许通过的VLAN ID列表里，则丢弃该报文。

2. 动态触发端口加入静态MAC VLAN

手动配置静态MAC VLAN时，用户需要把端口分别加入相应的MAC VLAN，当用户不能确定从哪些端口收到指定VLAN的报文时，就不能把相应端口加入到MAC VLAN，在这种情况下，手动配置静态MAC VLAN无法满足用户的需求。此时可以动态触发端口加入静态MAC VLAN。在该方式下，用户在配置MAC VLAN表项后，需要在端口上使能基于MAC的VLAN功能和MAC VLAN动态触发功能。其原理为：

端口在收到的报文时，首先判断报文是否携带VLAN Tag，若带Tag，则直接上送报文源MAC地址；若不带Tag，则先进行报文VLAN选择（为Untagged报文添加值为PVID的Tag，并获取该Tag），再上送报文的MAC地址。然后根据报文的源MAC查询MAC VLAN表项：

·              如果报文源MAC地址与MAC VLAN表项中的MAC地址匹配，再检查报文的VLAN ID是否与对应表项中的VLAN ID一致，若一致，通过此报文动态触发端口加入相应VLAN，同时转发报文；否则丢弃该报文。

·              如果报文源MAC地址与MAC VLAN表项的MAC地址不匹配，当报文VLAN ID为端口PVID，判断端口是否允许报文在PVID内转发，若允许，则在PVID中转发该报文，否则丢弃该报文。当报文VLAN ID不为端口PVID，报文继续按照其它原则（如IP子网、协议等）进行匹配，若匹配成功，则转发该报文；若匹配均失败，则丢弃该报文。处理流程如图1-5所示：

图1-5 动态触发端口加入静态MAC VLAN的处理

3. 动态MAC VLAN

动态MAC VLAN需要和接入认证（比如基于MAC地址的802.1X认证）配合使用，以实现终端的安全、灵活接入。用户在设备上配置动态MAC VLAN功能以后，还需要在接入认证服务器上配置用户名和VLAN的绑定关系。

如果用户发起认证请求，接入认证服务器先对用户名和密码进行验证，如果验证通过，服务器下发VLAN信息。此时设备根据请求报文的源MAC地址和下发的VLAN信息生成MAC VLAN表项，并将MAC VLAN添加到端口允许通过的VLAN列表中。用户下线后，设备自动删除MAC VLAN表项，并将MAC VLAN从端口允许通过的VLAN列表中删除。

1.5.2  配置基于MAC的VLAN

表1-8 手工配置静态MAC VLAN

表1-9 动态触发端口加入静态MAC VLAN

表1-10 配置动态MAC VLAN

1.5.3  基于MAC的VLAN典型配置举例

1. 组网需求

·              如图1-6所示，Device A和Device C的Ethernet1/0/1端口分别连接到两个会议室，Laptop1和Laptop2是会议用笔记本电脑，会在两个会议室间移动使用。

·              Laptop1和Laptop2分别属于两个部门，两个部门间使用VLAN 100和VLAN 200进行隔离。现要求这两台笔记本电脑无论在哪个会议室使用，均只能访问自己部门的服务器，即Server1和Server2。

·              Laptop1和Laptop2的MAC地址分别为000d-88F8-4E71和0014-222C-AA69。

2. 组网图

图1-6 基于MAC的VLAN组网图

3. 配置思路

·              创建VLAN 100、VLAN 200。

·              配置Device A和Device C的上行端口为Trunk端口，并允许VLAN 100和VLAN 200的报文通过。

·              配置 Device B 的下行端口为Trunk端口，并允许VLAN 100和VLAN 200的报文通过；上行端口分别加入VLAN 100、VLAN 200。

·              Laptop1和Laptop2的MAC地址分别与VLAN 100、VLAN 200关联。

4. 配置步骤

(1)      Device A的配置

# 创建VLAN 100和VLAN 200。

<DeviceA> system-view

[DeviceA] vlan 100

[DeviceA-vlan100] quit

[DeviceA] vlan 200

[DeviceA-vlan200] quit

# 将Laptop1的MAC地址与VLAN 100关联，Laptop2的MAC地址与VLAN 200关联。

[DeviceA] mac-vlan mac-address 000d-88f8-4e71 vlan 100

[DeviceA] mac-vlan mac-address 0014-222c-aa69 vlan 200

# 配置终端的接入端口：Laptop1和Laptop2均可能从Ethernet1/0/1接入，将Ethernet1/0/1的端口类型配置为Hybrid，并使其在发送VLAN 100和VLAN 200的报文时去掉VLAN Tag；开启Ethernet1/0/1端口的MAC-VLAN功能。

[DeviceA] interface ethernet 1/0/1

[DeviceA-Ethernet1/0/1] port link-type hybrid

[DeviceA-Ethernet1/0/1] port hybrid vlan 100 200 untagged

 Please wait... Done.

[DeviceA-Ethernet1/0/1] mac-vlan enable

[DeviceA-Ethernet1/0/1] quit

# 为了终端能够访问Server1和Server2，需要将上行端口Ethernet1/0/2的端口类型配置为Trunk，并允许VLAN 100和VLAN 200的报文通过。

[DeviceA] interface ethernet 1/0/2

[DeviceA-Ethernet1/0/2] port link-type trunk

[DeviceA-Ethernet1/0/2] port trunk permit vlan 100 200

[DeviceA-Ethernet1/0/2] quit

(2)      Device B的配置

# 创建VLAN 100和VLAN 200，并将Ethernet1/0/13加入VLAN 100，Ethernet 1/0/14加入VLAN 200。

<DeviceB> system-view

[DeviceB] vlan 100

[DeviceB-vlan100] port ethernet 1/0/13

[DeviceB-vlan100] quit

[DeviceB] vlan 200

[DeviceB-vlan200] port ethernet 1/0/14

[DeviceB-vlan200] quit

# 配置Ethernet1/0/3和Ethernet1/0/4端口为Trunk端口，均允许VLAN 100和VLAN 200的报文通过。

[DeviceB] interface ethernet 1/0/3

[DeviceB-Ethernet1/0/3] port link-type trunk

[DeviceB-Ethernet1/0/3] port trunk permit vlan 100 200

[DeviceB-Ethernet1/0/3] quit

[DeviceB] interface ethernet 1/0/4

[DeviceB-Ethernet1/0/4] port link-type trunk

[DeviceB-Ethernet1/0/4] port trunk permit vlan 100 200

[DeviceB-Ethernet1/0/4] quit

(3)      Device C的配置

Device C的配置与Device A完全一致，这里不再赘述。

5. 显示与验证

(1)      Laptop1只能访问Server1，不能访问Server2；Laptop2只能访问Server2，不能访问Server1。

(2)      在Device A和Device C上可以查看到Laptop1和VLAN 100、Laptop2和VLAN 200的静态MAC VLAN地址表项已经生成。

[DeviceA] display mac-vlan all

  The following MAC VLAN addresses exist:

  S:Static  D:Dynamic

  MAC ADDR         MASK             VLAN ID   PRIO   STATE

  --------------------------------------------------------

  000d-88f8-4e71   ffff-ffff-ffff   100       0      S

  0014-222c-aa69   ffff-ffff-ffff   200       0      S

  Total MAC VLAN address count:2

6. 配置注意事项

·              基于MAC的VLAN只能在Hybrid端口上配置。

·              基于MAC的VLAN的配置主要用于在用户的接入设备的下行端口上进行配置，因此不能与聚合功能同时使用。

1.6  VLAN显示和维护

在完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示配置后VLAN的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。

在用户视图下执行reset命令可以清除接口统计信息。

表1-11 VLAN显示和维护