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08-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内的主机不能和其它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。由于二层交换机工作在OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）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，VLAN识别字段需要添加到数据链路层封装中。
传统的以太网报文在目的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。
其中DA表示目的MAC地址，SA表示源MAC地址，Type表示上层协议的类型。
IEEE 802.1Q协议规定在目的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1-3 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用来标识报文是否带有VLAN Tag，长度为16比特，缺省情况下，TPID取值为0x8100时，表示数据帧中包括VLAN Tag。
· Priority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”中的“QoS”。
· 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，缺省取值为0。
· VLAN ID标识该报文所属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”。
· 这里的帧格式以Ethernet II型封装为例，以太网还支持802.2 LLC、802.2 SNAP和802.3 raw封装格式。对于这些封装格式的报文，也会添加VLAN Tag字段，用来区分不同VLAN的报文。
· 对于带有多层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的编号。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的编号。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、配置有QoS策略的VLAN、被其它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。
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 vlan-interface-id |
如果该VLAN接口已经存在，则直接进入该VLAN接口视图 |
|
配置VLAN接口的IP地址 |
ip address ip-address { mask | mask-length } [ sub ] |
缺省情况下，没有配置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。此时VLAN接口状态受VLAN中端口状态的影响，即：当VLAN中所有以太网端口状态均为DOWN时，VLAN接口为DOWN状态，即关闭状态；当VLAN中有一个或一个以上的以太网端口处于UP状态时，则VLAN接口处于UP状态 |
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。
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，端口就可以转发该VLAN的报文。
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，其它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。
除了可以设置端口允许通过的VLAN外，还可以设置端口的缺省VLAN。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。
· 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（包括缺省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）
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操作 |
命令 |
说明 |
|
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
|
进入相应视图 |
进入二层以太网接口视图 |
interface interface-type interface-number |
· 进入二层以太网接口视图后，下面进行的配置只在当前接口下生效 · 进入二层聚合接口视图后，下面进行的配置将在二层聚合接口以及相应的所有成员端口下生效。在配置过程中，如果某个成员端口配置失败，系统会自动跳过该成员端口继续配置其它成员端口；如果二层聚合接口配置失败，则不会再配置成员端口 |
|
进入二层聚合接口视图 |
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。
表1-6 配置基于Trunk端口的VLAN
|
操作 |
命令 |
说明 |
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|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
|
进入相应视图 |
进入二层以太网接口视图 |
interface interface-type interface-number |
· 进入二层以太网接口视图后，下面进行的配置只在当前接口下生效 · 进入二层聚合接口视图后，下面进行的配置将在二层聚合接口以及相应的所有成员端口下生效。在配置过程中，如果某个成员端口配置失败，系统会自动跳过该成员端口继续配置其它成员端口；如果二层聚合接口配置失败，则不会再配置成员端口 |
|
进入二层聚合接口视图 |
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）设置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 |
|
· Trunk端口和Hybrid端口之间不能直接切换，只能先设为Access端口，再设置为其它类型端口。
· 配置缺省VLAN后，必须使用port trunk permit vlan命令配置允许缺省VLAN的报文通过，出接口才能转发缺省VLAN的报文。
Hybrid端口可以允许多个VLAN通过，只能在接口视图下进行配置。
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 |
进入二层以太网接口视图 |
interface interface-type interface-number |
· 进入二层以太网接口视图后，下面进行的配置只在当前接口下生效 · 进入二层聚合接口视图后，下面进行的配置将在二层聚合接口以及相应的所有成员端口下生效。在配置过程中，如果某个成员端口配置失败，系统会自动跳过该成员端口继续配置其它成员端口；如果二层聚合接口配置失败，则不会再配置成员端口 |
|
进入二层聚合接口视图 |
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VLAN 1的报文以Untagged方式通过（即VLAN 1的报文从该端口发送出去后不携带VLAN Tag） |
|
|
（可选）设置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VLAN 1 |
|
· Hybrid端口和Trunk端口之间不能直接切换，只能先设为Access端口，再设置为其它类型端口。
· 在设置允许指定的VLAN通过Hybrid端口之前，允许通过的VLAN必须已经存在。
· 配置缺省VLAN后，必须使用port hybrid vlan命令配置允许缺省VLAN的报文通过，出接口才能转发缺省VLAN的报文。
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。
表1-8 VLAN显示和维护
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操作 |
命令 |
|
显示VLAN相关信息 |
display vlan [ vlan-id1 [ to vlan-id2 ] | all | dynamic | reserved | static ] |
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显示VLAN接口相关信息 |
display interface vlan-interface [ vlan-interface-id ] [ brief ] |
|
显示设备上当前存在的Hybrid或Trunk端口 |
display port { hybrid | trunk } |
· 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。
图1-4 基于端口的VLAN组网图
(1) 配置Device A
# 创建VLAN 100，并将Ten-GigabitEthernet1/0/1加入VLAN 100。
<DeviceA> system-view
[DeviceA] vlan 100
[DeviceA-vlan100] port ten-gigabitethernet 1/0/1
[DeviceA-vlan100] quit
# 创建VLAN 200，并将Ten-GigabitEthernet1/0/2加入VLAN 200。
[DeviceA] vlan 200
[DeviceA-vlan200] port ten-gigabitethernet 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Ten-GigabitEthernet1/0/3的链路类型配置为Trunk，并允许VLAN 100和VLAN 200的报文通过。
[DeviceA] interface ten-gigabitethernet 1/0/3
[DeviceA-Ten-GigabitEthernet1/0/3] port link-type trunk
[DeviceA-Ten-GigabitEthernet1/0/3] port trunk permit vlan 100 200
(2) Device B上的配置与Device A上的配置相同，不再赘述。
(3) 将Host A和Host C配置在一个网段，比如192.168.100.0/24；将Host B和Host D配置在一个网段，比如192.168.200.0/24。
(1) Host A和Host C能够互相ping通，但是均不能ping通Host B。Host B和Host D能够互相ping通，但是均不能ping通Host A。
(2) 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-Ten-GigabitEthernet1/0/3] display vlan 100
VLAN ID: 100
VLAN type: Static
Route interface: Not configured
Description: VLAN 0100
Name: VLAN 0100
Tagged ports:
Ten-GigabitEthernet1/0/3
Untagged ports:
Ten-GigabitEthernet1/0/1
[DeviceA-Ten-GigabitEthernet1/0/3] display vlan 200
VLAN ID: 200
VLAN type: Static
Route interface: Not configured
Description: VLAN 0200
Name: VLAN 0200
Tagged ports:
Ten-GigabitEthernet1/0/3
Untagged ports:
Ten-GigabitEthernet1/0/2
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