03-VLAN配置
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以太网是一种基于CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect,带冲突检测的载波侦听多路访问)技术的共享通讯介质。采用以太网技术构建的局域网,既是一个冲突域,又是一个广播域。当网络中主机数目较多时会导致冲突严重、广播泛滥、性能显著下降,甚至网络不可用等问题。通过在以太网中部署网桥或二层交换机,可以解决冲突严重的问题,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物理LAN划分成多个逻辑的LAN——VLAN。处于同一VLAN的主机能直接互通,而处于不同VLAN的主机则不能直接互通。这样,广播报文被限制在同一个VLAN内,即每个VLAN是一个广播域。如图1-1所示,VLAN 2内的主机可以互通,但与VLAN 5内的主机不能互通。
图1-1 VLAN示意图
VLAN的划分不受物理位置的限制:物理位置不在同一范围的主机可以属于同一个VLAN;一个VLAN包含的主机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根据划分方式不同可以分为不同类型。基于端口划分VLAN是其中最简单、最有效的VLAN划分方式。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,端口就可以转发该VLAN的报文。本章将介绍基于端口的VLAN。
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内的主机不能和其他VLAN内的主机直接通信,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。通过VLAN可以将不同的主机划分到不同的工作组,同一工作组的主机可以位于不同的物理位置,网络构建和维护更方便灵活。
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。IEEE 802.1Q协议规定,在以太网报文的目的MAC地址和源MAC地址字段之后、协议类型字段之前加入4个字节的VLAN Tag,用以标识VLAN的相关信息。
图1-2 VLAN Tag的组成字段
如图1-2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:协议规定TPID取值为0x8100时表示报文带有VLAN Tag,但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。配置TPID值的相关命令请参见“二层技术-以太网交换命令参考”中的“VLAN终结”。
· Priority:用来表示报文的802.1p优先级,长度为3比特,相关内容请参见“ACL和QoS配置指导/QoS”中的“附录”。
· CFI:用来表示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1比特。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。在以太网中,CFI取值为0。
· VLAN ID:用来表示该报文所属VLAN的编号,长度为12比特。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”。
· 以太网支持Ethernet II、802.3/802.2 LLC、802.3/802.2 SNAP和802.3 raw封装格式,本文以Ethernet II型封装为例。802.3/802.2 LLC、802.3/802.2 SNAP和802.3 raw封装格式添加VLAN Tag字段的方式请参见相关协议规范。
· 对于携带有多层VLAN Tag的报文,设备会根据其最外层VLAN Tag进行处理,而内层VLAN Tag会被视为报文的普通数据部分。
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
表1-1 配置VLAN基本属性
配置 |
命令 |
说明 |
进入系统视图 |
system-view |
- |
(可选)创建一个VLAN并进入VLAN视图,或批量创建VLAN |
vlan { vlan-id1 [ to vlan-id2 ] | all } |
缺省情况下,系统只有一个缺省VLAN(VLAN 1) |
进入VLAN视图 |
vlan vlan-id |
批量创建VLAN时,为必选;否则,无需执行本命令 |
指定当前VLAN的名称 |
name text |
缺省情况下,VLAN的名称为“VLAN vlan-id”,其中vlan-id为该VLAN的四位数编号,如果该VLAN的编号不足四位,则会在编号前增加0,补齐四位。例如,VLAN 100的名称为“VLAN 0100” |
配置当前VLAN的描述信息 |
description text |
缺省情况下,VLAN的描述信息为“VLAN vlan-id”,其中vlan-id为该VLAN的四位数编号,如果该VLAN的编号不足四位,则会在编号前增加0,补齐四位。例如,VLAN 100的描述信息为“VLAN 0100” |
· VLAN 1为系统缺省VLAN,用户不能手工创建和删除。
· 动态学习到的VLAN,以及被其他应用锁定不让删除的VLAN,都不能使用undo vlan命令直接删除。只有将相关配置删除之后,才能删除相应的VLAN。
不同VLAN间的主机不能直接通信,通过在设备上创建并配置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,此时该VLAN接口能对需要跨网段的报文进行三层转发。
配置VLAN接口基本属性时,需要注意,在创建VLAN接口之前,对应的VLAN必须已经存在,否则将不能创建指定的VLAN接口。
表1-2 配置VLAN接口基本属性
配置 |
命令 |
说明 |
进入系统视图 |
system-view |
- |
创建VLAN接口并进入VLAN接口视图 |
interface vlan-interface interface-number |
如果该VLAN接口已经存在,则直接进入该VLAN接口视图 缺省情况下,不存在VLAN接口 |
配置VLAN接口的IP地址 |
ip address ip-address { mask | mask-length } [ sub ] |
缺省情况下,未配置VLAN接口的IP地址 |
配置当前VLAN接口的描述信息 |
description text |
缺省情况下,VLAN接口的描述信息为该VLAN接口的接口名,如“Vlan-interface1 Interface” |
(可选)取消手工关闭VLAN接口 |
undo shutdown |
缺省情况下,未手工关闭VLAN接口 |
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,该端口就可以转发该VLAN的报文。
用户可以配置端口的链路类型及缺省VLAN,其中,链路类型决定了端口能否加入多个VLAN。
端口的链路类型分为三种,不同链路类型的端口在转发报文时对VLAN Tag的处理方式不同:
· Access:端口只能发送一个VLAN的报文,发出去的报文不带VLAN Tag。一般用于和不能识别VLAN Tag的用户终端设备相连,或者不需要区分不同VLAN成员时使用。
· Trunk:端口能发送多个VLAN的报文,发出去的端口缺省VLAN的报文不带VLAN Tag,其他VLAN的报文都必须带VLAN Tag。通常用于网络传输设备之间的互连。
· Hybrid:端口能发送多个VLAN的报文,端口发出去的报文可根据需要配置某些VLAN的报文带VLAN Tag,某些VLAN的报文不带VLAN Tag。在一些应用场景下,需要使用Hybrid端口的功能。
除了可以配置端口允许通过的VLAN外,还可以配置端口的缺省VLAN,即端口VLAN ID(Port VLAN ID,PVID)。当端口收到Untagged报文时,会认为该报文所属的VLAN为缺省VLAN。
· 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,能够配置端口缺省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作为端口缺省VLAN。
· 建议本端设备端口的缺省VLAN ID和相连的对端设备端口的缺省VLAN ID保持一致。
· 建议保证端口的缺省VLAN为端口允许通过的VLAN。如果端口不允许某VLAN通过,但是端口的缺省VLAN为该VLAN,则端口会丢弃收到的该VLAN的报文或者不带VLAN Tag的报文。
在配置了端口链路类型和端口缺省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。
端口类型 |
对接收报文的处理 |
对发送报文的处理 |
|
当接收到的报文不带Tag时 |
当接收到的报文带有Tag时 |
||
Access端口 |
为报文添加端口缺省VLAN的Tag |
· 当报文的VLAN ID与端口的缺省VLAN ID相同时,接收该报文 · 当报文的VLAN ID与端口的缺省VLAN ID不同时,丢弃该报文 |
去掉Tag,发送该报文 |
Trunk端口 |
· 当端口的缺省VLAN ID在端口允许通过的VLAN ID列表里时,接收该报文,给报文添加端口缺省VLAN的Tag · 当端口的缺省VLAN ID不在端口允许通过的VLAN ID列表里时,丢弃该报文 |
· 当报文的VLAN ID在端口允许通过的VLAN ID列表里时,接收该报文 · 当报文的VLAN ID不在端口允许通过的VLAN ID列表里时,丢弃该报文 |
· 当报文的VLAN ID与端口的缺省VLAN ID相同,且是该端口允许通过的VLAN ID时:去掉Tag,发送该报文 · 当报文的VLAN ID与端口的缺省VLAN ID不同,且是该端口允许通过的VLAN ID时:保持原有Tag,发送该报文 |
Hybrid端口 |
当报文的VLAN ID是端口允许通过的VLAN ID时,发送该报文,并可以通过port hybrid vlan命令配置端口在发送该VLAN的报文时是否携带Tag |
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)
配置 |
命令 |
说明 |
进入系统视图 |
system-view |
- |
进入VLAN视图 |
vlan vlan-id |
- |
向当前VLAN中添加一个或一组Access端口 |
port interface-list |
缺省情况下,系统将所有端口都加入到VLAN 1 |
表1-5 配置基于Access端口的VLAN(在接口视图下)
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
进入相应视图 |
二层以太网接口视图 |
interface interface-type interface-number |
- |
二层聚合接口视图 |
interface bridge-aggregation interface-number |
||
配置端口的链路类型为Access类型 |
port link-type access |
缺省情况下,端口的链路类型为Access |
|
将当前Access端口加入到指定VLAN |
port access vlan vlan-id |
缺省情况下,所有Access端口都属于VLAN 1 在将Access端口加入到指定VLAN之前,该VLAN必须已经存在 |
Trunk端口可以允许多个VLAN通过,只能在接口视图下进行配置。
配置基于Trunk端口的VLAN时,需要注意:
· Trunk端口不能直接切换为Hybrid端口,只能先将Trunk端口配置为Access端口,再配置为Hybrid端口。
· 配置端口缺省VLAN后,必须使用port trunk permit vlan命令配置允许端口缺省VLAN的报文通过,接口才能转发端口缺省VLAN的报文。
表1-6 配置基于Trunk端口的VLAN
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
进入相应视图 |
二层以太网接口视图 |
interface interface-type interface-number |
- |
二层聚合接口视图 |
interface bridge-aggregation interface-number |
||
配置端口的链路类型为Trunk类型 |
port link-type trunk |
缺省情况下,端口的链路类型为Access类型 |
|
允许指定的VLAN通过当前Trunk端口 |
port trunk permit vlan { vlan-id-list | all } |
缺省情况下,Trunk端口只允许VLAN 1的报文通过 |
|
(可选)配置Trunk端口的缺省VLAN |
port trunk pvid vlan vlan-id |
缺省情况下,Trunk端口的缺省VLAN为VLAN 1 |
Hybrid端口可以允许多个VLAN通过,只能在接口视图下进行配置。
配置基于Hybrid端口的VLAN时,需要注意:
· Hybrid端口不能直接切换为Trunk端口,只能先将Hybrid端口配置为Access端口,再配置为Trunk端口。
· 在配置允许指定的VLAN通过Hybrid端口之前,允许通过的VLAN必须已经存在。
· 配置端口缺省VLAN后,必须使用port hybrid vlan命令配置允许端口缺省VLAN的报文通过,出接口才能转发端口缺省VLAN的报文。
表1-7 配置基于Hybrid端口的VLAN
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
进入相应视图 |
二层以太网接口视图 |
interface interface-type interface-number |
- |
二层聚合接口视图 |
interface bridge-aggregation interface-number |
||
配置端口的链路类型为Hybrid类型 |
port link-type hybrid |
缺省情况下,端口的链路类型为Access类型 |
|
允许指定的VLAN通过当前Hybrid端口 |
port hybrid vlan vlan-id-list { tagged | untagged } |
缺省情况下,Hybrid端口只允许该端口在链路类型为Access时的所属VLAN的报文以Untagged方式通过 |
|
(可选)配置Hybrid端口的缺省VLAN |
port hybrid pvid vlan vlan-id |
缺省情况下,Hybrid端口的缺省VLAN为该端口在链路类型为Access时的所属VLAN |
VLAN组是一组VLAN的集合。VLAN组内可以添加多个VLAN列表,一个VLAN列表表示一组VLAN ID连续的VLAN。
表1-8 配置VLAN组
操作 |
命令 |
说明 |
进入系统视图 |
system-view |
- |
创建一个VLAN组,并进入VLAN组视图 |
vlan-group group-name |
缺省情况下,不存在VLAN组 |
在当前VLAN组内添加VLAN成员 |
vlan-list vlan-id-list |
缺省情况下,当前VLAN组中不存在VLAN列表 可以多次在当前VLAN组内添加VLAN成员 |
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VLAN接口统计信息。
表1-9 VLAN显示和维护
操作 |
命令 |
显示VLAN接口相关信息 |
display interface vlan-interface [ interface-number ] [ brief [ description | down ] ] |
显示VLAN相关信息 |
display vlan [ vlan-id1 [ to vlan-id2 ] | all | dynamic | static ] |
显示设备上所有已创建VLAN的概要信息 |
display vlan brief |
显示创建的VLAN组及其VLAN成员列表 |
display vlan-group [ group-name ] |
显示设备上当前存在的Hybrid或Trunk端口 |
display port { hybrid | trunk } |
清除VLAN接口的统计信息 |
reset counters interface vlan-interface [ interface-number ] |
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