vlan通信原理

一、vlan的作用

vlan(Virtual Local Area Network)是将一个物理的局域网在逻辑上划分成多个广播域的技术, 实现同一个个vlan的用户可以进行二层互访, 而不同vlan间的用户被二层隔离, 这样既可以隔离广播域, 又能提高网络的安全性。

二、vlan通信原理

1、vlan帧格式

2、接口类型对vlan的处理

pvid(port vlan id):端口pvid在没有配置的情况下默认为1

3、vlanif

逻辑接口： VLANIF 是绑定在交换机的 VLAN 上的逻辑三层接口。

网关角色： VLANIF 接口通常配置一个 IP 地址，充当该 VLAN 的默认网关。

三层通信： VLANIF 主要用于实现 VLAN 间的数据通信，即三层路由功能。

物理承载： VLAN 流量必须通过物理接口在网络中传输, 路由器不支持交换端口, 那么将无法设置vlanif, 因为vlanif需要物理接口绑定vlan(access, trunk)进行支持。

vlanif是三层逻辑接口, 不对接口进行二层的处理, 在二层交给vlanif的时候已经被去除pvid了!

4、子接口(单臂路由)

vlanif在路由器上是不可用的因为路由器无法直接处理了vlan, 接口为三层接口, 所以只能通告子接口来处理vlan, 物理接口必须和子接口关联

子接口不需要像vlanif一样和vlan关联, 可以不创建vlan

实验(跨vlan通信)

子接口和物理接口共享mac地址!

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S1(config)#vlan 10
S1(config-vlan)#vlan 20
S1(config)#int fa0/2
S1(config-if)#switchport mode access 
S1(config-if)#switchport access vlan 10
S1(config)#int fa0/3
S1(config-if)#switchport mode access 
S1(config-if)#switchport access vlan 20
S1(config)#int fa0/1
S1(config-if)#switchport mode trunk 
S1(config-if)#switchport trunk allowed vlan all

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R1(config)#int g0/0.10
R1(config-subif)#encapsulation dot1Q 10
R1(config-subif)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
R1(config)#int g0/0.20
R1(config-subif)#encapsulation dot1Q 20
R1(config-subif)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0

在PC1上pingPC2流程:

PC1开始构建icmp包, 查看目标和自己是不是一个网段, 发现不是一个网段

查看自己的路由表有没有处理192.168.2.2的路由, 发现只有一条默认路由, 开始请求默认路由下一跳192.168.1.1的mac地址

发送到S1的Fa0/3端口, S1收到后查看这个请求包发现没有pvid, 添加上配置的端口pvid(vlan10)

S1发现是广播包通过mac地址表来转发到vlan10的所有端口, Fa0/3是vlan20的端口不进行转发, Fa0/1是trunk口并且允许了所有vlan所以只转发到Fa0/1, trunk口发现广播包是允许通过的pvid进行放行

交换机会记录下发过来的arp包的端口、vid、源mac地址

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S1#show mac-address-table 
          Mac Address Table
-------------------------------------------

Vlan    Mac Address       Type        Ports
----    -----------       --------    -----

  10    00d0.d3e3.e44b    DYNAMIC     Fa0/2

R1收到arp包, 发现请求的mac地址是自己的接口g0/0

R1返回自己g0/0的mac地址给请求ip192.168.1.1

S1收到后会将R1发过来的arp包的端口、vid、源mac地址记录进mac地址表

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Vlan    Mac Address       Type        Ports
----    -----------       --------    -----

  10    00d0.d3e3.e44b    DYNAMIC     Fa0/2
  10    00e0.f9b7.1101    DYNAMIC     Fa0/1

PC1收到arp包后写入arp表, 然后开始继续构建icmp包的第二层, 目标mac地址为网关地址

PC1发送icmp包, S1添加上pvid后发送给R1, R1接收到后发现pvid为10 去除pvid后转发给 g0/0.10处理

查看路由表后发现192.168.2.0/24属于直连路由g0/0.20, 发送给g0/0.20, 这个时候g0/0会重新封装icmp, 把源mac改为g0/0的mac地址, 然后目标mac改为192.168.2.2的mac地址

R1也不知道192.168.2.2的mac地址这个时候会发送arp请求192.168.2.2的mac地址, g0/0给它加上vlan20

PC2返回自己的mac地址, S1记录PC2的端口、vid、mac地址在mac地址表

R1收到后重新构建icmp包, 源mac为g0/0mac地址, 目标为192.168.2.2的mac地址, 由于路由器无法缓存icmp包所以这个包超时了

PC1重新发送icmp包，R1收到后重新封装, PC2收到后进行回应

R1收到后g0/0.10会把源mac改为g0/0的mac地址, 目标mac为192.168.1.2的mac地址

三、vlanif和子接口的区别