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一文详解交换机间VLAN的通信过程

VLAN（VirtualLocalAreaNetwork，虚拟局域网），通过在支持VLAN的交换机上添加VLAN，并且动态的调整每个端口所属VLAN（默认端口都属于VLAN1），实现一台物理交换机上可以有多个LAN，每个LAN称作VLAN，VLAN之间的广播互不可达，VLAN间互不影响 。每个VLAN是一个独立的广播域，如果不同VLAN中的结点想要互相访问，需要通过一台三层或三层以上设备才能实现（比如路由器、三层交换机、防火墙等） 。这样就增加了安全性，可以在三层设备上配置访问列表来达到流量控制的目的 。
为了提高处理效率，交换机内部的数据帧一律都带有VLANTag，以统一方式处理 。当一个数据帧进入交换机接口时，如果没有带VLANTag，且该接口上配置了PVID（PortDefaultVLANID），那么，该数据帧就会被标记上接口的PVID 。如果数据帧已经带有VLANTag，那么，即使接口已经配置了PVID，交换机不会再给数据帧标记VLANTag 。
由于接口类型不同，交换机对帧的处理过程也不同 。下面根据不同的接口类型分别介绍 。
表1各类型接口对数据帧的处理方式

一文详解交换机间VLAN的通信过程
文章插图
交换机间VLAN通信过程
这一部分结合下图，讲解一下802.1Q干线协议的工作流程：
一文详解交换机间VLAN的通信过程
文章插图
图中PC1和PC2属于VLAN2，PC3和PC4属于VLAN3，SW1和SW2通过干线相连，干线运行的是802.1Q协议 。
假设PC1发送消息给PC2，刚开始PC1不知道PC2的MAC地址，所以它首先发送ARP查询包，查询PC2的MAC地址，ARP查询包以广播形式发送 。
交换机SW1收到PC1发送过来的ARP查询广播包，SW1知道数据是从fa0/0接收到的，fa0/0被划分到VLAN2中，是一个接入端口，SW1知道这是一个来自VLAN2的广播包，SW1在MAC地址表中加入PC1的MAC和VLAN号以及对应的端口号，非VLAN交换机和VLAN交换机都会根据数据的源地址进行学习，只不过VLAN交换机除了记录源MAC地址，还需要记录源MAC所对应的VLAN号 。
SW1在收到的数据帧中加入VLAN2的标识（VLAN交换机从Access（接入）端口收
到数据时需要插入VLAN标识），接着SW1将这个VLAN2的广播包从除接收端口以外的所有属于VLAN2的接口以及主干发送出去，在从所有属于VLAN2的接入接口发送出去前需要去掉VLAN标识（VLAN交换机从Access将数据发出时要去掉VLAN标识，否则其他计算机不能识别这个加了标识的帧），从主干发送出去的帧不需要去掉VLAN标识（后面介绍到的本地VLAN除外） 。也就是说如果此时SW1上还有一个非主干端口也被分配到VLAN2中，这个广播从这接入端口送出前要去掉VLAN标识，而从SW1的fa0/2发往SW2的数据帧不需要去掉VLAN标识（本地VLAN除外） 。
PC3接收不到PC1发出的ARP广播请求，因为连接PC3的端口被划分到VLAN3中了，不属于VLAN2，一个VLAN是一个广播域 。
当SW2从自己的fa0/2接口（主干接口）接收到一个数据帧时，SW2查看数据帧中的VLAN标识，并在本地MAC地址表中添加了帧中源MAC地址、VLAN号以及对应的端口号fa0/2 。接下来SW2将决定往哪转发这个收到的数据帧，SW2通过查看VLAN标识和目的MAC地址，知道这是一个VLAN2的广播ARP查询包，SW2将这个包从除接收接口（fa0/2）以外的所有属于VLAN2的接口以及其他的主干接口（如果有）发送出去，同理，在发出去之前，如果接口属于接入接口，则去掉VLAN标识，如果是主干端口则保留VLAN标识 。
PC4是收不到这个广播包的，因为不属于VLAN2，这个时候PC2收到了这个ARP请求包，发现请求的是自己的MAC地址，PC2封装ARP应答包发给SW2 。
SW2收到这个应答包，首先学习PC2的MAC地址和VLAN号以及对应端口到自己的MAC地址表，然后给这个数据帧添加VLAN2标识，之后SW2查询MAC地址表，找到PC1对应的MAC号、VLAN号和端口号，SW2比较数据帧的源MAC和目的MAC在同一个VLAN2中，SW2将数据帧从目的MAC对应的fa0/2接口发出（PC1的MAC是第5步中收到SW1
发来的数据帧的时候记录的） 。
SW1收到这个数据帧，首先也是对源MAC、VLAN号以及对应端口进行学习，然后查看数据帧中的目的MAC，之前已经保存过PC1的MAC，SW1将目的MAC所在VLAN号和源MAC所在VLAN号进行对比，发现他们处于同一个VLAN2下，SW2将这个数据帧中的VLAN标记去除并直接从目的MAC（PC1的MAC）所对应的端口fa0/0发给PC1 。
PC1成功收到ARP应答包，接下来的通信过程和这个步骤类似 。
【一文详解交换机间VLAN的通信过程】总结：交换机何时添加802.1Q标签头（VLAN标签）与交换机的接口有关，如果交换机的接口接的是一台计算机，那么这个端口是接入端口，在数据帧进入时被添加802.1Q标签头，数据帧从接入端口发出时去掉标签头；如果交换机的接口接的是另外一台交换机，那么这个接口就属于主干接口（Trunk），数据从这种接口发出一般不会去掉标签头（后面演示的NativeVLAN除外） 。
责任编辑人：CC
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