计算机网络 自顶向下 第6章 链路层和局域网 读书笔记（4）虚拟局域网 VLAN

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6.4.4 虚拟局域网

如果多个局域网交换机之间互联，有以下问题：

• 缺乏流量隔离：广播流量将跨越整个机构网络。导致性能、安全、隐私问题。通过使用路由器连接不同部门的交换机可以解决该问题，或者通过交换机VLAN隔离。
• 交换机的无效使用：如果10个组，则需要10个第一级交换机，如果每组人都很少，单台96口交换机即可，但无法提供流量隔离。
• 管理用户：用户在不同组之间移动，需要改变物理布线，连接到不同的交换机。

支持虚拟局域网VLAN的交换机可以解决上述所有问题。VLAN 允许单一物理局域网定义多个虚拟局域网，每个VLAN内的主机互相通信，仿佛没有其他主机与交换机相连。广播流量也仅能到达该VLAN组的其他端口。当用户在组之间移动，只需重新配置VLAN软件。

交换机管理软件中维护一个端口到VLAN的映射表，未声明的端口属于一个默认的VLAN。

问题：两个VLAN之间如何通信❓

将一个端口配成同时属于两个VLAN，并与外部路由器相连。从VLAN1的数据经该端口到路由器，再经路由器转发到VLAN2。交换机厂商可以提供包含一台VLAN交换机和一台路由器的整合单一设备，不再依赖外部路由器。

问题：位于两台交换机的VLAN如何互联❓

• 一一互联：可以用一根网线将属于同一个VLAN的、分别位于两台交换机的端口连接起来。有N个VLAN就需要在每台交换机上N个端口来互联。
• VLAN干线（VLAN trunking）连接：每台交换机上配置一个特殊的干线端口，互联两台交换机。跨VLAN干线的帧采用扩展以太网帧格式802.1Q（VLAN内部的帧还是标准以太网帧格式）

初始以太网帧：前同步码[8] 目的MAC地址[6] 源MAC地址[6] 类型[2] 数据[46-1500] CRC[4]

802.1Q 标签以太网帧：前同步码[8] 目的MAC地址[6] 源MAC地址[6] +++ VLAN标签[4] +++ 类型[2] 数据[46-1500] CRC[4]

⚠️ VLAN 标签在VLAN干线发送侧加入帧中，在VLAN干线接收侧删除

4 字节 VLAN 标签（VLAN Tag）组成：

• 2字节标签协议标识符TPID（Tag Protocol Identifier）：0x8100
• 2字节标签控制信息：12bit VLAN 标识符（0-4095） + 3 bit 优先权（类似IP数据报TOS字段）

以上讨论基于端口的VLAN，VLAN还可以基于MAC定义：网络管理员指定属于每个VLAN的MAC集合。VLAN还可以基于网络层协议（如 IPv4、IPv6或AppleTalk）和其他准则进行定义。VLAN还可以跨越IP路由器，使得多个LAN孤岛能被连接到一起，形成跨越全局的单一LAN。

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