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原創

VLAN 簡介

2024-10-31 09:28:45
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VLAN（Virtual Local Area Network），它將(jiang)一個(ge)(ge)(ge)物(wu)理(li)的(de) LAN 在(zai)(zai)邏輯上劃分成多個(ge)(ge)(ge)廣播域，即(ji)多個(ge)(ge)(ge) VLAN。單個(ge)(ge)(ge) VLAN 內的(de)主機間二層互通(tong)(tong)，可以直接通(tong)(tong)信，而(er) VLAN 之間不能(neng)直接互通(tong)(tong)。這個(ge)(ge)(ge)能(neng)力對于流量管理(li)、提高安全性都非常有用(yong)，也是在(zai)(zai)物(wu)理(li)網絡或虛擬網絡中都很常使(shi)用(yong)的(de)功能(neng)。

VLAN 原理

基(ji)于對 Linux Bridge 的(de)學習，我們(men)對交換(huan)機(ji)(ji)的(de)行為可以有(you)一個初(chu)步的(de)理解，當交換(huan)機(ji)(ji)在(zai)接(jie)收到數(shu)據幀時，一般有(you)三種處理：

  • 直接轉發：當收到的數據幀的 Dst MAC 在轉發表中可以查到，并且對應的出端口和入端口不一致時，直接向出端口轉發；
  • 丟棄：當收到的數據幀的 Dst MAC 在轉發表中可以查到，并且對應的出端口和入端口一致時，直接丟棄數據幀；
  • 泛洪：當收到的數據幀的 Dst MAC 是單播地址，但是在轉發表中查找不到時，或 Dst MAC 是組播、廣播地址時，數據幀向除輸入端口外的其它端口復制并發送；

我們剛才提及 VLAN 的能力，是單個 VLAN 內的主機間二層互通，可以直接通信，而 VLAN 之間不能直接互通，所以(yi)我們大致可(ke)以(yi)猜測，VLAN 的劃分會影(ying)響到(dao)(dao)數據(ju)(ju)幀(zhen)的轉發和泛洪，即在入端口接受到(dao)(dao)數據(ju)(ju)幀(zhen)后，不(bu)再簡單的根據(ju)(ju) Dst MAC 判斷轉發丟棄(qi)或泛洪，還會同時再讀取數據(ju)(ju)幀(zhen)中的 VLAN 標簽，決定對該幀(zhen)的處理邏輯。

我們(men)先看一下以太網幀(zhen)的格(ge)式(shi)（其中在 12 字(zi)(zi)節的 MAC 地址之(zhi)后(hou)的 2 字(zi)(zi)節到底是 Length 還是 Type，與以太網幀(zhen)格(ge)式(shi)的不(bu)同版本有關(guan)，大(da)家可以自行查閱相關(guan)資料）：

[         6B        ][      6B      ][    2B     ][42~1500B][4B ]
[Destination Address][Source Address][Length/Type][  Data  ][CRC]

而 IEEE 802.1q 標(biao)(biao)準(zhun)對以太網幀的格式(shi)進行了修(xiu)改(gai)，加入了 4B 的 VLAN 標(biao)(biao)簽（IEEE 802.1q Tag）：

[         6B        ][      6B      ][    4B    ][    2B     ][42~1500B][4B ]
[Destination Address][Source Address][802.1q Tag][Length/Type][  Data  ][CRC]

展開看(kan)下(xia) VLAN 標簽(qian)的這 4 個(ge)字(zi)節中包含了什么內容：

  • Type：2 字節，標識幀類型，取值為 0x8100；
  • PRI：2 位，表示幀的優先級，值越大優先級越高，在交換機擁塞時，會先發送高優先級的幀；
  • CFI：1 位，表示 MAC 地址是否為經典地址；
  • VID：12 位，表示 VLAN ID，取值范圍為 0 ~ 4095，其中 0 和 4095 為保留的 VLAN ID，不能使用；

好，假設我(wo)們自己就是交換(huan)機，當我(wo)的 ifindex 為(wei) 0 的端口接收到帶(dai) VLAN 標簽的數據幀(zhen)時，我(wo)們會怎么解(jie)析這個幀(zhen)？

  • 先讀取 6 字節，記錄為 Dst MAC；
  • 再讀取 6 字節，記錄為 Src MAC；
  • 再讀取 2 字節，這里的判斷就會稍微復雜一點，首先基于以太網幀的不同格式，這個字段可能為 Length 或 Type，當其值小于或等于 1500 時，該字段代表 Length，因為 Data 的長度是不會超過 1500 B 的；反之，當其值大于 1500 時，該字段代表 Type，如 0x0800 代表該幀為 IP 協議幀，0x0806 代表該幀為 ARP 協議幀，而如果恰好取值為 0x8100，則代表該幀是帶 VLAN 標簽的幀；假設此處我們接收到的是帶 VLAN 標簽的幀，此時：
  • 再讀取讀取 2 字節，記錄下該幀對應的優先級、VLAN ID 等信息；
  • 再繼續讀取 2 字節，這里我們讀取到的又是 Length 或 Type 信息，乍一看與剛才的讀取的 2 字節的 0x8100 Type 信息似乎有沖突，但其實剛才讀到的只是以太網幀中附加的 VLAN 標簽里的 Type 信息，而這里讀到的才是真正標識后續 Data 中數據幀類型的 Type 信息；

當解析完該幀后，我們會如何轉發這個幀？
vlan

如上是大致(zhi)的(de)處理流(liu)程(cheng)，實際處理邏輯與交換機的(de)端口的(de)配置有關，主要分為(wei) Access 口和 Trunk 口。

  • Access 口一般用于交換機與主機的互聯，當接收到不帶 VLAN 標簽的報文時，接收并打上默認的 VLAN 標簽，當接收到帶 VLAN 標簽的數據幀時，幀內的 VLAN ID 必須與默認的 VLAN ID 相同才接受，否則丟棄該數據幀。
  • 而 Trunk 口一般用于交換機與交換機間的互聯（如果同一臺主機創建多個 VLAN 子接口，那它與交換機的互聯也需要走 Trunk 口），這類型的口可以自由的設定允許通過多個 VLAN ID，這些 VLAN ID 可以與端口默認的 VLAN ID 相同，也可以不同。

好，對(dui)于(yu) VLAN 的概念的講解先告一(yi)段(duan)落(luo)，我們通過實踐來加深對(dui) VLAN 的理解。

VLAN 實踐

我們本次的(de)實(shi)踐(jian)使用 GNS3 網絡模擬器(qi)來(lai)進(jin)行，具體的(de)安裝步驟相對比較(jiao)復雜，網上有(you)不少教程大家可(ke)以慢慢折騰一下。

VLAN 隔離

網絡拓撲如下所示：
vlan

對 ESW1 和(he) ESW2 的配(pei)置如下：

# ESW1
ESW1# configure terminal
ESW1# vlan 10
ESW1(config-vlan)# ex
ESW1# vlan 20
ESW1(config-vlan)# ex
ESW1(config)# interface fastEthernet1/0
ESW1(config-if)# switchport mode access
ESW1(config-if)# switchport access vlan 10
ESW1(config-if)# ex
ESW1(config)# interface fastEthernet1/1
ESW1(config-if)# switchport mode access
ESW1(config-if)# switchport access vlan 20
ESW1(config-if)# ex
ESW1(config)# interface fastEthernet1/2
ESW1(config-if)# switchport mode trunk
ESW1(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
ESW1(config-if)# ex

# ESW2
ESW2# configure terminal
ESW2# vlan 10
ESW2(config-vlan)# ex
ESW2# vlan 20
ESW2(config-vlan)# ex
ESW2(config)# interface fastEthernet1/0
ESW2(config-if)# switchport mode access
ESW2(config-if)# switchport access vlan 10
ESW2(config-if)# ex
ESW2(config)# interface fastEthernet1/1
ESW2(config-if)# switchport mode access
ESW2(config-if)# switchport access vlan 20
ESW2(config-if)# ex
ESW2(config)# interface fastEthernet1/2
ESW2(config-if)# switchport mode trunk
ESW2(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
ESW2(config-if)# ex

對 PC1 ~ PC4 的(de)配(pei)置如(ru)下：

# PC1
PC1> ip 192.168.10.1/24

# PC2
PC2> ip 192.168.10.2/24

# PC3
PC3> ip 192.168.10.3/24

# PC4
PC4> ip 192.168.10.4/24

配置完成后，我們觀察下網絡的表現，首先通過 PC1 ping PC3，他們都處在 VLAN 10，是可以正常 ping 通：
vlan

  • PC1 -> ESW1：此時從 PC1 發出的 ICMP request 報文，并沒有攜帶任何 VLAN 標簽，在進入 ESW1 的 access 口時，會打上默認的 VLAN ID 10；
  • ESW1 -> ESW2：ESW1 發現當前的 ICMP request 數據幀包含 VLAN ID 為 10 的 Tag，檢查自己另外兩個口，僅 trunk 口允許 VLAN ID 10 通過，因此將該數據幀轉發至 trunk 口。抓包可以看到此時從 trunk 口發出的 ICMP request 數據幀已經攜帶了 VLAN Tag；
  • ESW2 -> PC3：ESW2 的 trunk 口也允許 VLAN ID 10 通過，因此會接收該數據幀，然后將其轉發到 access 10 的口，當數據幀從 access 出去時，默認會進行 Untag 的動作，所以此時在 ESW2 和 PC3 間抓包，看到數據幀已經不帶任何 VLAN 標簽；

此時我們再觀察下跨 VLAN 通信的表現，通過 PC1 ping PC4，此時無法正常 ping 通：
vlan

從 PC1 開始到 ESW2 跟(gen)剛才的邏輯差不多(duo)，這(zhe)里(li)不再解釋(shi)，我們重點看(kan)一下，當帶(dai) VLAN ID 為(wei)(wei)(wei) 10 的 ARP 數(shu)據幀(zhen)到達 ESW2 時(shi)，ESW2 只會向 access 10 的口轉發(fa)數(shu)據幀(zhen)，這(zhe)是為(wei)(wei)(wei)什(shen)么 ESW2 -> PC4 之間抓包(bao)沒(mei)有任何 ARP 包(bao)的原(yuan)因，同時(shi)也解釋(shi)了交換機這(zhe)側通(tong)過 VLAN 標簽可以將物(wu)理 LAN 隔離成幾個虛(xu)擬 LAN 的原(yuan)因，因為(wei)(wei)(wei)從二層開始跨 VLAN 就已(yi)經無法互通(tong)了。

VLAN 三層打通

通過剛才的實驗，我們知道 VLAN 間可以隔離二層廣播域，這里我們再實驗下如何在三層通過 VLANIF 打通 VLAN 間的網絡，網絡拓撲如下：
vlan

對 ESW1 ~ ESW3 的(de)配置如下：

# ESW1
ESW1# configure terminal
ESW1# vlan 10
ESW1(config-vlan)# ex
ESW1# vlan 20
ESW1(config-vlan)# ex
ESW1(config)# interface fastEthernet1/0
ESW1(config-if)# switchport mode access
ESW1(config-if)# switchport access vlan 10
ESW1(config-if)# ex
ESW1(config)# interface fastEthernet1/1
ESW1(config-if)# switchport mode access
ESW1(config-if)# switchport access vlan 20
ESW1(config-if)# ex
ESW1(config)# interface fastEthernet1/2
ESW1(config-if)# switchport mode trunk
ESW1(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
ESW1(config-if)# ex

# ESW2
ESW2# configure terminal
ESW2# vlan 10
ESW2(config-vlan)# ex
ESW2# vlan 20
ESW2(config-vlan)# ex
ESW2(config)# interface fastEthernet1/0
ESW2(config-if)# switchport mode access
ESW2(config-if)# switchport access vlan 10
ESW2(config-if)# ex
ESW2(config)# interface fastEthernet1/1
ESW2(config-if)# switchport mode access
ESW2(config-if)# switchport access vlan 20
ESW2(config-if)# ex
ESW2(config)# interface fastEthernet1/2
ESW2(config-if)# switchport mode trunk
ESW2(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
ESW2(config-if)# ex

# ESW3
ESW3# configure terminal
ESW3# vlan 10
ESW3(config-vlan)# ex
ESW3# vlan 20
ESW3(config-vlan)# ex
ESW3(config)# ip routing
ESW3(config)# interface fastEthernet1/1
ESW3(config-if)# switchport mode trunk
ESW3(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
ESW3(config-if)# ex
ESW3(config)# interface fastEthernet1/2
ESW3(config-if)# switchport mode trunk
ESW3(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
ESW3(config-if)# ex
ESW3(config)# interface vlan 10
ESW3(config-if)# ip address 192.168.10.254 255.255.255.0
ESW3(config-if)# ex
ESW3(config)# interface vlan 20
ESW3(config-if)# ip address 192.168.20.254 255.255.255.0
ESW3(config-if)# ex
ESW3(config)# end
ESW3# show ip route connected
C    192.168.10.0/24 is directly connected Vlan10
C    192.168.20.0/24 is directly connected Vlan20

對 PC1 ~ PC4 的配置(zhi)如下：

# PC1
PC1> ip 192.168.10.1/24 192.168.10.254

# PC2
PC2> ip 192.168.20.1/24 192.168.20.254

# PC3
PC3> ip 192.168.10.2/24 192.168.10.254

# PC4
PC4> ip 192.168.20.2/24 192.168.20.254

基于之前的學習，我們知道 PC1 到 PC3 以及 PC2 到 PC4 之間肯定是互通的（處在同一二層，且在同一子網），所以這里我們主要看下 PC1 到 PC4 是如何互通的：
vlan

  • PC1 -> ESW1：跟之前一樣，PC1 發起 ICMP request 數據幀，不帶任何 VLAN 標簽；
  • ESW1 -> ESW3：此時的數據幀已經經過 ESW1 的 access 10 口，所以被打上了默認的 VLAN ID 10，ESW1 的 trunk 口允許 VLAN 10 通過，所以直接轉發到 ESW3；
  • ESW3 -> ESW2：ESW3 的 trunk 口接收到數據幀，由于 VLAN ID 也在允許范圍內，所以會處理該幀，在解析時會發現該數據幀是發送給自己的（PC1 的網關是 192.168.10.254，對應 ESW3 中的 vlanif 10 的邏輯接口），所以會將 ICMP request 數據幀原本的二層的以太網幀頭的部分丟棄，并解析其三層報文，發現其 Dst IP 是 192.168.20.2，于是查看自己的路由表，對應上 192.168.20.0/24 is directly connected Vlan20這條記錄，知道這個報文要發往 vlanif 20 這個邏輯接口，所以在重新組裝以太網幀頭時，除 Dst MAC 和 Src MAC 外，還會打上 VLAN ID 20 的標簽，所以在 ESW3 -> ESW2 間的抓包點，我們可以看到 VLAN ID 已經從 10 變成了 20；
  • ESW2 -> PC4：直接向 VLAN ID 相同的 access 20 口轉發數據幀；

版權(quan)聲(sheng)明：本文(wen)內容系天(tian)翼(yi)云實名用(yong)戶自(zi)發(fa)貢獻，版權(quan)歸原作(zuo)者所有(you)，天(tian)翼(yi)云開發(fa)者社(she)區不擁(yong)有(you)其著作(zuo)權(quan)，亦(yi)不承擔相應法(fa)律責任，未經許可，不得轉載。

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VLAN 簡介

2024-10-31 09:28:45
18
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VLAN（Virtual Local Area Network），它將一個(ge)(ge)物理(li)的(de) LAN 在邏輯上劃分(fen)成多個(ge)(ge)廣播(bo)域(yu)，即多個(ge)(ge) VLAN。單個(ge)(ge) VLAN 內的(de)主機間二層互通，可以直接(jie)通信，而 VLAN 之間不(bu)能(neng)直接(jie)互通。這個(ge)(ge)能(neng)力(li)對于流量管理(li)、提高安(an)全(quan)性都非常(chang)有用(yong)，也是(shi)在物理(li)網(wang)絡或虛擬(ni)網(wang)絡中都很(hen)常(chang)使用(yong)的(de)功能(neng)。

VLAN 原理

基于對 Linux Bridge 的(de)學習，我們(men)對交(jiao)換機的(de)行為(wei)可(ke)以(yi)有(you)(you)一(yi)個初步的(de)理(li)解，當交(jiao)換機在接收到數(shu)據幀時，一(yi)般有(you)(you)三種(zhong)處理(li)：

  • 直接轉發：當收到的數據幀的 Dst MAC 在轉發表中可以查到，并且對應的出端口和入端口不一致時，直接向出端口轉發；
  • 丟棄：當收到的數據幀的 Dst MAC 在轉發表中可以查到，并且對應的出端口和入端口一致時，直接丟棄數據幀；
  • 泛洪：當收到的數據幀的 Dst MAC 是單播地址，但是在轉發表中查找不到時，或 Dst MAC 是組播、廣播地址時，數據幀向除輸入端口外的其它端口復制并發送；

我們剛才提及 VLAN 的能力，是單個 VLAN 內的主機間二層互通，可以直接通信，而 VLAN 之間不能直接互通，所(suo)以(yi)我(wo)們大致可以(yi)猜(cai)測，VLAN 的劃分(fen)會(hui)(hui)影響(xiang)到數據(ju)(ju)幀的轉發和泛(fan)洪，即(ji)在入端(duan)口接受到數據(ju)(ju)幀后(hou)，不再簡(jian)單的根據(ju)(ju) Dst MAC 判斷轉發丟棄或泛(fan)洪，還會(hui)(hui)同時再讀取(qu)數據(ju)(ju)幀中的 VLAN 標(biao)簽，決定對該(gai)幀的處理邏輯。

我(wo)們先看一下以(yi)太網幀的格式（其中在(zai) 12 字(zi)節的 MAC 地址之后的 2 字(zi)節到底是(shi) Length 還是(shi) Type，與以(yi)太網幀格式的不同(tong)版本(ben)有關，大家可以(yi)自行查閱相關資料）：

[         6B        ][      6B      ][    2B     ][42~1500B][4B ]
[Destination Address][Source Address][Length/Type][  Data  ][CRC]

而 IEEE 802.1q 標準對(dui)以太網(wang)幀的格式進行了(le)修改，加入了(le) 4B 的 VLAN 標簽（IEEE 802.1q Tag）：

[         6B        ][      6B      ][    4B    ][    2B     ][42~1500B][4B ]
[Destination Address][Source Address][802.1q Tag][Length/Type][  Data  ][CRC]

展開看下 VLAN 標(biao)簽的(de)這 4 個字(zi)節(jie)中包含了什(shen)么內容：

  • Type：2 字節，標識幀類型，取值為 0x8100；
  • PRI：2 位，表示幀的優先級，值越大優先級越高，在交換機擁塞時，會先發送高優先級的幀；
  • CFI：1 位，表示 MAC 地址是否為經典地址；
  • VID：12 位，表示 VLAN ID，取值范圍為 0 ~ 4095，其中 0 和 4095 為保留的 VLAN ID，不能使用；

好，假設我(wo)們自己就是(shi)交換(huan)機，當我(wo)的 ifindex 為 0 的端口(kou)接收(shou)到(dao)帶 VLAN 標簽的數據幀時，我(wo)們會怎(zen)么解析這個幀？

  • 先讀取 6 字節，記錄為 Dst MAC；
  • 再讀取 6 字節，記錄為 Src MAC；
  • 再讀取 2 字節，這里的判斷就會稍微復雜一點，首先基于以太網幀的不同格式，這個字段可能為 Length 或 Type，當其值小于或等于 1500 時，該字段代表 Length，因為 Data 的長度是不會超過 1500 B 的；反之，當其值大于 1500 時，該字段代表 Type，如 0x0800 代表該幀為 IP 協議幀，0x0806 代表該幀為 ARP 協議幀，而如果恰好取值為 0x8100，則代表該幀是帶 VLAN 標簽的幀；假設此處我們接收到的是帶 VLAN 標簽的幀，此時：
  • 再讀取讀取 2 字節，記錄下該幀對應的優先級、VLAN ID 等信息；
  • 再繼續讀取 2 字節，這里我們讀取到的又是 Length 或 Type 信息，乍一看與剛才的讀取的 2 字節的 0x8100 Type 信息似乎有沖突，但其實剛才讀到的只是以太網幀中附加的 VLAN 標簽里的 Type 信息，而這里讀到的才是真正標識后續 Data 中數據幀類型的 Type 信息；

當解析完該幀后，我們會如何轉發這個幀？
vlan

如上是大致(zhi)的(de)(de)處理流(liu)程，實際處理邏(luo)輯與交換機的(de)(de)端口的(de)(de)配置有關，主要分為 Access 口和(he) Trunk 口。

  • Access 口一般用于交換機與主機的互聯，當接收到不帶 VLAN 標簽的報文時，接收并打上默認的 VLAN 標簽，當接收到帶 VLAN 標簽的數據幀時，幀內的 VLAN ID 必須與默認的 VLAN ID 相同才接受，否則丟棄該數據幀。
  • 而 Trunk 口一般用于交換機與交換機間的互聯（如果同一臺主機創建多個 VLAN 子接口，那它與交換機的互聯也需要走 Trunk 口），這類型的口可以自由的設定允許通過多個 VLAN ID，這些 VLAN ID 可以與端口默認的 VLAN ID 相同，也可以不同。

好，對于(yu) VLAN 的概念的講解(jie)先告一段落，我們通過實踐來加(jia)深對 VLAN 的理解(jie)。

VLAN 實踐

我們本次的實踐(jian)使用 GNS3 網(wang)絡模(mo)擬(ni)器來(lai)進行，具體的安裝(zhuang)步驟相對比較復雜，網(wang)上(shang)有不少教程(cheng)大家可(ke)以慢慢折騰一下。

VLAN 隔離

網絡拓撲如下所示：
vlan

對 ESW1 和 ESW2 的配置如下：

# ESW1
ESW1# configure terminal
ESW1# vlan 10
ESW1(config-vlan)# ex
ESW1# vlan 20
ESW1(config-vlan)# ex
ESW1(config)# interface fastEthernet1/0
ESW1(config-if)# switchport mode access
ESW1(config-if)# switchport access vlan 10
ESW1(config-if)# ex
ESW1(config)# interface fastEthernet1/1
ESW1(config-if)# switchport mode access
ESW1(config-if)# switchport access vlan 20
ESW1(config-if)# ex
ESW1(config)# interface fastEthernet1/2
ESW1(config-if)# switchport mode trunk
ESW1(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
ESW1(config-if)# ex

# ESW2
ESW2# configure terminal
ESW2# vlan 10
ESW2(config-vlan)# ex
ESW2# vlan 20
ESW2(config-vlan)# ex
ESW2(config)# interface fastEthernet1/0
ESW2(config-if)# switchport mode access
ESW2(config-if)# switchport access vlan 10
ESW2(config-if)# ex
ESW2(config)# interface fastEthernet1/1
ESW2(config-if)# switchport mode access
ESW2(config-if)# switchport access vlan 20
ESW2(config-if)# ex
ESW2(config)# interface fastEthernet1/2
ESW2(config-if)# switchport mode trunk
ESW2(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
ESW2(config-if)# ex

對 PC1 ~ PC4 的配置如下(xia)：

# PC1
PC1> ip 192.168.10.1/24

# PC2
PC2> ip 192.168.10.2/24

# PC3
PC3> ip 192.168.10.3/24

# PC4
PC4> ip 192.168.10.4/24

配置完成后，我們觀察下網絡的表現，首先通過 PC1 ping PC3，他們都處在 VLAN 10，是可以正常 ping 通：
vlan

  • PC1 -> ESW1：此時從 PC1 發出的 ICMP request 報文，并沒有攜帶任何 VLAN 標簽，在進入 ESW1 的 access 口時，會打上默認的 VLAN ID 10；
  • ESW1 -> ESW2：ESW1 發現當前的 ICMP request 數據幀包含 VLAN ID 為 10 的 Tag，檢查自己另外兩個口，僅 trunk 口允許 VLAN ID 10 通過，因此將該數據幀轉發至 trunk 口。抓包可以看到此時從 trunk 口發出的 ICMP request 數據幀已經攜帶了 VLAN Tag；
  • ESW2 -> PC3：ESW2 的 trunk 口也允許 VLAN ID 10 通過，因此會接收該數據幀，然后將其轉發到 access 10 的口，當數據幀從 access 出去時，默認會進行 Untag 的動作，所以此時在 ESW2 和 PC3 間抓包，看到數據幀已經不帶任何 VLAN 標簽；

此時我們再觀察下跨 VLAN 通信的表現，通過 PC1 ping PC4，此時無法正常 ping 通：
vlan

從(cong) PC1 開始到 ESW2 跟剛(gang)才的邏輯差不多(duo)，這里不再解釋，我(wo)們重點看一下，當(dang)帶 VLAN ID 為(wei) 10 的 ARP 數據幀(zhen)到達 ESW2 時，ESW2 只會(hui)向(xiang) access 10 的口轉發數據幀(zhen)，這是為(wei)什(shen)么(me) ESW2 -> PC4 之間(jian)抓包沒有任(ren)何 ARP 包的原因，同時也解釋了(le)交(jiao)換機(ji)這側(ce)通(tong)過 VLAN 標簽(qian)可以(yi)將物理 LAN 隔(ge)離(li)成幾個虛擬(ni) LAN 的原因，因為(wei)從(cong)二層開始跨(kua) VLAN 就已經無(wu)法互通(tong)了(le)。

VLAN 三層打通

通過剛才的實驗，我們知道 VLAN 間可以隔離二層廣播域，這里我們再實驗下如何在三層通過 VLANIF 打通 VLAN 間的網絡，網絡拓撲如下：
vlan

對 ESW1 ~ ESW3 的配置如下：

# ESW1
ESW1# configure terminal
ESW1# vlan 10
ESW1(config-vlan)# ex
ESW1# vlan 20
ESW1(config-vlan)# ex
ESW1(config)# interface fastEthernet1/0
ESW1(config-if)# switchport mode access
ESW1(config-if)# switchport access vlan 10
ESW1(config-if)# ex
ESW1(config)# interface fastEthernet1/1
ESW1(config-if)# switchport mode access
ESW1(config-if)# switchport access vlan 20
ESW1(config-if)# ex
ESW1(config)# interface fastEthernet1/2
ESW1(config-if)# switchport mode trunk
ESW1(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
ESW1(config-if)# ex

# ESW2
ESW2# configure terminal
ESW2# vlan 10
ESW2(config-vlan)# ex
ESW2# vlan 20
ESW2(config-vlan)# ex
ESW2(config)# interface fastEthernet1/0
ESW2(config-if)# switchport mode access
ESW2(config-if)# switchport access vlan 10
ESW2(config-if)# ex
ESW2(config)# interface fastEthernet1/1
ESW2(config-if)# switchport mode access
ESW2(config-if)# switchport access vlan 20
ESW2(config-if)# ex
ESW2(config)# interface fastEthernet1/2
ESW2(config-if)# switchport mode trunk
ESW2(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
ESW2(config-if)# ex

# ESW3
ESW3# configure terminal
ESW3# vlan 10
ESW3(config-vlan)# ex
ESW3# vlan 20
ESW3(config-vlan)# ex
ESW3(config)# ip routing
ESW3(config)# interface fastEthernet1/1
ESW3(config-if)# switchport mode trunk
ESW3(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
ESW3(config-if)# ex
ESW3(config)# interface fastEthernet1/2
ESW3(config-if)# switchport mode trunk
ESW3(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
ESW3(config-if)# ex
ESW3(config)# interface vlan 10
ESW3(config-if)# ip address 192.168.10.254 255.255.255.0
ESW3(config-if)# ex
ESW3(config)# interface vlan 20
ESW3(config-if)# ip address 192.168.20.254 255.255.255.0
ESW3(config-if)# ex
ESW3(config)# end
ESW3# show ip route connected
C    192.168.10.0/24 is directly connected Vlan10
C    192.168.20.0/24 is directly connected Vlan20

對 PC1 ~ PC4 的(de)配(pei)置如下：

# PC1
PC1> ip 192.168.10.1/24 192.168.10.254

# PC2
PC2> ip 192.168.20.1/24 192.168.20.254

# PC3
PC3> ip 192.168.10.2/24 192.168.10.254

# PC4
PC4> ip 192.168.20.2/24 192.168.20.254

基于之前的學習，我們知道 PC1 到 PC3 以及 PC2 到 PC4 之間肯定是互通的（處在同一二層，且在同一子網），所以這里我們主要看下 PC1 到 PC4 是如何互通的：
vlan

  • PC1 -> ESW1：跟之前一樣，PC1 發起 ICMP request 數據幀，不帶任何 VLAN 標簽；
  • ESW1 -> ESW3：此時的數據幀已經經過 ESW1 的 access 10 口，所以被打上了默認的 VLAN ID 10，ESW1 的 trunk 口允許 VLAN 10 通過，所以直接轉發到 ESW3；
  • ESW3 -> ESW2：ESW3 的 trunk 口接收到數據幀，由于 VLAN ID 也在允許范圍內，所以會處理該幀，在解析時會發現該數據幀是發送給自己的（PC1 的網關是 192.168.10.254，對應 ESW3 中的 vlanif 10 的邏輯接口），所以會將 ICMP request 數據幀原本的二層的以太網幀頭的部分丟棄，并解析其三層報文，發現其 Dst IP 是 192.168.20.2，于是查看自己的路由表，對應上 192.168.20.0/24 is directly connected Vlan20這條記錄，知道這個報文要發往 vlanif 20 這個邏輯接口，所以在重新組裝以太網幀頭時，除 Dst MAC 和 Src MAC 外，還會打上 VLAN ID 20 的標簽，所以在 ESW3 -> ESW2 間的抓包點，我們可以看到 VLAN ID 已經從 10 變成了 20；
  • ESW2 -> PC4：直接向 VLAN ID 相同的 access 20 口轉發數據幀；

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