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传统以太网问题与VLAN技术详解

news 来源：原创 2025/6/9 1:30:34

传统以太网的问题

  1. 广播域：在网络中能接收同一广播信息的所有设备（计算机、交换机）等的集合
    1. 说明：在一个广播域内，当一个设备发送广播帧时，该域内的所有设备都能接收到这个广播帧。
    2. 工作原理：在以太网中，广播帧的目的MAC地址是FF：FF：FF：FF：FF：FF：FF(全是1)的特殊地址。交换机在转发帧的时候，会检查帧的目的MAC地址。如果发现是广播地址，交换机会将该帧转发到除了接收该帧的端口之外的所有端口。（假设交换机上有4个口，其中1口接收到了这个帧，交换机会将这个帧转发给2口3口4口）
  2. 冲突域：是指在网络中可能发生冲突的设备的集合
    1. 说明：在以太网中，冲突是指两个或多个设备同时在一个共享截至上发送数据，导致数据帧发生碰撞，使得数据传输失败
    2. 工作原理：以太网采用CSMA/CD机制来解决冲突问题。当设备想要发送数据的时候，它会先监听信道，如果信道空闲，就发送数据。
    3. 范围：取决于网络拓扑结构和设备类型
      1. 总线型拓扑结构：当前只能有一个数据在进传输
      2. HUB：所有连接到HUB的设备都处于同一个冲突域

VLAN－virtual lan

  1. 交换机的接口类型


    1. access-UnTag：用来接入终端，只有1个VID，主要说的是数据出去的时候剥掉VLAN标签
    2. trunk-UnTag/：用来连接另外一台交换机的，一个数据包经过trunk会携带上VLAN标签，表明这个数据包属于哪个vlan
      1. trunk口的作用
        1. 多个VLAN数据包都从这个口走，这个口可以有多个VID，也存在一个缺省VID-PVID
      2. 数据包进入trunk口：
        这个数据包未被标记--打上PVID的标签
        这个数据包被标记--沿用自带VID的标签，也打上PVID的标签
      3. 数据包出trunk口：
        这个数据包未被标记--解除PVID的标签
        这个数据包被标记--沿用自带VID的标签，解除PVID的标签
    3. hybrid：连接终端和交换机，对VLAN标签的灵活控制
    4. VID和PVID
      1. VID-VLAN ID
        1. 定义：是一个用于标识VLAN的唯一数字，范围从1~4094，每个VLAN都有唯一的VID，用于在网络中区分不同的VLAN
        2. 作用：VID用于在数据帧中标记VLAN信息，帮助教化安吉识别和转发数据帧到正确的VLAN
        3. 一个端口可以有多个VLAN ID
        4. 应用场景
          1. VLAN划分
          2. 数据帧标记
      2. PVID-Port VLAN ID
        1. 定义：PVID是端口默认的VLAN ID（缺省VLAN），用于处理进入端口未标记的数据帧，PVID是一个端口属性，每个端口可以设置一个PVID
        2. 作用：当一个未标记的数据帧进入到交换机的某个端口是，交换机会将该帧的VID设置为该端口的PVID。这样未标记的帧就会被分配到PVID指定的VLAN中
        3. PVID确保了未标记的帧能够被正确处理和转发
        4. PVID的关键作用是解除标记的，使用PVID说明这个数据包最开始的时候是没有VID的，数据包出去的时候就需要将这个PVID剥离，这样数包出去的时候才能被识别。
        5. 一个端口只能有一个PVID
        6. 应用场景
          1. 处理未标记的数据帧
          2. 端口配置
      3. 总结：数据包只要经过交换机的trunk口就一定会被打上PVID的标签，也就是说至少有１个PVID
        1. 当数据包不带VLAN标签的时候，数据包有PVID
        2. 当数据包带VLAN标签的时候，数据包有VID和PVID

  1. VLAN的作用

    1. 隔离广播域：在没有VLAN的网络中，广播帧会在整个物理网络中传播，可能会导致广播风暴，浪费网络带宽。VLAN可以将一个大的广播域划分为多个小的广播域。
    2. 增加网络安全性：限制不同部门或用户组之间的通信
    3. 灵活的网络管理：不依赖于物理位置

  2. VLAN的工作原理

    1. 基于端口的VLAN划分
      1. 网络管理源在交换机上为每个端口分配一个VLAN ID。例如1-10端口分配给A组，11-10分配给B组，当设备连接到交换机的某个端口的时候，他就属于该端口对应的VLAN。
      2. 交换机内部有一个VLAN表，记录了端口和VLAN ID的对应关系，当设备A（属于VLAN 10）发送数据帧给设备B（也属于VLAN 10）时，交换机根据VLAN表检查设备A和设备B是否在同一VLAN。如果在同一VLAN，交换机会将数据帧转发到设备B所在的端口；如果不在同一VLAN，交换机就不会转发这个帧，从而实现了VLAN之间的隔离。
    2. VLAN标记

      1. 为了在不同交换机之间传递VLAN信息，需要对数据帧进行标记。IEEE 802.1Q标准定义了VLAN标记的方法。当数据帧从一个VLAN内的设备发送到交换机时，交换机会在数据帧的以太网帧头中插入一个VLAN标签（Tag）。这个标签包含了VLAN ID等信息。

        1. 举例：设备A（属于VLAN 10）发送一个数据帧，交换机会在这个数据帧的帧头插入VLAN ID为10的标签。当这个带有标签的数据帧通过链路传输到另一个交换机时，接收的交换机会检查这个标签。如果接收端口配置为允许该VLAN ID的帧通过，交换机就会根据自己的VLAN表将数据帧转发到相应VLAN的端口。这样，即使数据帧在多个交换机之间传输，也能保持VLAN的隔离性

    3. VLAN 的特点

      1. ​​​​​​​不受地域限制

      2. 同一VLAN内的设备才能直接进行二层通信

    4. VLAN的范围：1~4094

    5. 如何实现VLAN

      1. 背景：Switch1与Switch2属于一个企业，该企业同意规划了网络中的VLAN。其中VLAN10用于A部门，VLAN20用于B部门。且A、B部门的员工在Switch1和Switch2上都有接入

      2. 说明

        1. 使用VLAN之前，PC1和PC2是可以进行通信的

        2. 使用VLAN之后，PC1与PC2在不同的VALN，此时PC1和PC2是不能进行通信的

        3. switch是交换机的意思，数据包从switch1到switch2会携带vlan标签

        4. 端口5是trunk口​​​​​​​

    6. VLAN标签-VLAN Tag

      1. 交换机分辨不同VLAN的报文，需要在报文中添加表示VLAN信息的字段

      2. IEEE 802.1Q协议规定，在以太网数据帧中加入4个字节的VLAN标签，又称VLAN Tag，简称Tag

    7. VLAN数据帧

      1. IEEE-802.1Q是由 IEEE（电气和电子工程师协会）制定的一个标准，正式名称为 Virtual Bridged Local Area Networks 协议。该标准定义了如何在以太网帧中插入 VLAN 标签，以实现虚拟局域网（VLAN）的功能。

      2. 802.1Q的工作原理

        1. VLAN配置：在交换机上配置VLAN，为每个VLAN指定唯一的一个VID

        2. 帧标记：当以太网帧进入到交换机的时候，交换机会根据帧中的源MAC地址和VID对其进行标记，将VID的信息添加到以太网帧的VLAN标签中

        3. 帧转发：交换机根据帧中的VLAN标签将其转发到相应的VLAN中。如果帧中的VID与交换机上配置的VLAN不匹配，则将其转发到该VLAN中的其他端口，若所有的端口均不匹配，则将这个以太网帧丢弃

        4. 帧解标记：当一个以太网帧离开交换机的时候，狡猾那几会将其VLAN标签去除，回复到标准的以太网帧格式。

      3. VID

        1. VID=1，是缺省VLAN，默认的

        2. 新建VID从2开始

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目录 为什么学习华为&#xff1f; 学习华为什么&#xff1f; 一、势&#xff1a;顺势而为&#xff0c;在风口上猪都会飞起来。 二、道&#xff1a;就是认识和利用规律层面&#xff0c;文化和制度创新就是企业经营之道。 三、法&#xff1a;就是一套价值管理的变革方法论。…...

编程日记 2025/6/2 8:09:10

多种vue前端框架介绍

学如逆水行舟&#xff0c;不进则退。 在现今的软件开发领域&#xff0c;Vue.js凭借其高效、灵活和易于上手的特性&#xff0c;成为了前端开发的热门选择。对于需要快速搭建企业级后台管理系统的开发者而言&#xff0c;使用现成的Vue后台管理系统模板无疑是一个明智之举。 本文…...

编程日记 2025/6/2 20:59:21

C语言重点回顾（持续更新中~）

个人见解&#xff0c;有异议可以留言~ 第一讲&#xff1a;初识C语言 目录 1.编译和链接 2.main函数 3.库函数 4.关键字 5.字符和字符串 6.转义字符 1.编译和链接 初始的C语言源代码是一个文本文件&#xff0c;要想将一个文本文件变成一个执行文件&#xff0c;需要经过编…...

编程日记 2025/6/2 19:33:57