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VLAN技术详解（VLAN、QinQ、VLAN Aggregation、MUX VLAN、Voice VLAN）

作者：IT小白 | 2024-03-02 11:06:43

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vlan技术

一、VLAN基本概念

什么是VLAN
逻辑划分、不受地理位置限制

VLAN的作用
VLAN=LAN=局域网=IP子网=广播域
所以VLAN能够隔离广播域

VLAN帧格式
在这里插入图片描述
TPID：标签协议标识符，字段长度16字节，值为0x8100，表示该帧是带802.1Q标签
Pri：表示数据帧的802.1P优先级，字段长度3bit，取值为0-7，用于Qos
CFI：0表示经典格式，1表示非经典，如令牌环网
VID：表示该帧所属 VLAN，字段长度为 12bit ，取值1-4095

链路类型
接入链路：用于连接用户主机和交换机的链路。
干道链路：用于交换机间的互连或交换机与路由器之间的连接。

缺省VLAN
每种类型的接口都可以配置一个缺省 VLAN，对应的 VLAN ID 为 PVID（Port Default VLAN ID）。接口类型不同，缺省 VLAN 的含义也有所不同。
PVID表示端口缺省情况下所属VLAN

VLAN划分方式
在这里插入图片描述

各类型接口对数据帧处理方式
在这里插入图片描述
Trunk和Hybrid区别：
发送数据帧的过程中，在允许通过的情况下，trunk模式下，只允许缺省 VLAN 的报文发送时不打标签；hybrid模式下，允许多个 VLAN 的报文发送时不打标签。

Hybrid应用场景：
使用策略划分VLAN的网络中，交换机的一个接口下可能连接了多台属于不同VLAN的设备，这些设备发的数据帧都不带标签，交换机接收后需要根据策略给数据帧打上不同VLAN的标签，这时必须要使用Hybrid接口

实验
在这里插入图片描述
实验现象：PC5能ping通PC6，PC1不能ping通PC4，PC2不能ping通PC3

二、QinQ

简介
QinQ 是在 802.1Q VLAN 的基础上增加了一层 802.1Q VLAN 标签，拓展了 VLAN 空间。

报文格式
在这里插入图片描述
QinQ实现方式
QinQ实现方式分为两种：基本QinQ和灵活QinQ
①基本QinQ：开启接口的基本QinQ功能后，当该接口接收到报文，设备会为该报文打上本接口缺省VLAN的VLAN Tag。如果已带有Tag，就会成为双Tag报文；如果没有Tag，打上该接口VLAN Tag报文。
②灵活QinQ：基于端口和VLAN相结合的方式实现的。除基本QinQ功能之外，对于同一个接口接收的报文可以根据不同的VLAN做不同的动作。
在这里插入图片描述

TPID（标签协议标识符）
通过检查TPID的值，设备可确定收到的帧，承载的是运营商VLAN Tag还是用户VLAN Tag。
通常在QinQ中设备的内外层标签TPID值均采用协议规定的0x8100，但是某些厂商的设备将QinQ报文外层Tag TPID值设置为0x9100、0x9200

实验
基本QinQ实验
在这里插入图片描述

SW1：
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10 20
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 10
#
interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type access
 port default vlan 20

SW2：
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type dot1q-tunnel
 port default vlan 100
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 100

SW3：
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type dot1q-tunnel
 port default vlan 100
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 100

SW4：
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10 20
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 10
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interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type access
 port default vlan 20

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实验现象:
PC1 ping PC3时，抓取SW2的G0/0/1数据包
在这里插入图片描述
同时抓取SW2的G0/0/2数据包
在这里插入图片描述

灵活QinQ实验
在这里插入图片描述

SW1：
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10 20
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 10
#
interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type access
 port default vlan 20

SW2：
interface GigabitEthernet0/0/1
 qinq vlan-translation enable
 port hybrid tagged vlan 10 20
 port hybrid untagged vlan 100 200
 port vlan-stacking vlan 10 stack-vlan 100
 port vlan-stacking vlan 20 stack-vlan 200
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 100 200

SW3：
interface GigabitEthernet0/0/1
 qinq vlan-translation enable
 port hybrid tagged vlan 10 20
 port hybrid untagged vlan 100 200
 port vlan-stacking vlan 10 stack-vlan 100
 port vlan-stacking vlan 20 stack-vlan 200
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 100 200

SW4：
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10 20
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 10
#
interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type access
 port default vlan 20

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实验现象:
PC1 ping PC3时，抓取SW2的G0/0/1数据包
在这里插入图片描述
同时抓取SW2的G0/0/2数据包
在这里插入图片描述
PC2 ping PC4时，抓取SW2的G0/0/1数据包
在这里插入图片描述
同时抓取SW2的G0/0/2数据包
在这里插入图片描述

三、VLAN Aggregation

产生背景
一般在三层交换机中，通常是采用一个VLAN对应一个三层逻辑接口的方式实现广播域之间的互通。当遇到同一个子网、不同VLAN的情况下，两个（两个以上）的三层逻辑接口不能配置同一个子网的网关。

实现原理
VLAN Aggregation用于多个VLAN隔离广播域，使不同VLAN属于同一个的子网
在这里插入图片描述
Sub-VLAN之间通信
不同的Sub-VLAN的主机使用的是同一个网段的地址和共用同一个网关地址，彼此通信时只会做二层转发，而不会通过网关进行三层转发。实际上不同的 Sub-VLAN的主机在二层是相互隔离的，这就造成了 Sub-VLAN 间无法通信的问题。
解决方法：在Super-VLAN开启ARP Proxy。

实验
在这里插入图片描述

SW1：
vlan batch 10 20 30 100
#
vlan 100
 aggregate-vlan
 access-vlan 10 20 30
#
interface Vlanif100
 ip address 192.168.1.254 255.255.255.0
 arp-proxy inter-sub-vlan-proxy enable
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type access
 port default vlan 10
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interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 20
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interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type access
 port default vlan 30

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实验现象：能够实现PC1与PC2互访：
在这里插入图片描述

四、MUX VLAN

产生背景
如果要实现部分用户之间互通、部分用户之间隔离。比如企业内部员工之间互相通信，企业客户之间互相隔离。
如果企业拥有大量的用户，这就需要大量的VLAN ID，增加工作量和维护难度。
所以通过MUX VLAN来解决这个缺点。

基本概念
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
实验
在这里插入图片描述

SW1:
sysname SW1
#
vlan batch 10 20 30 40
#
vlan 10
 description caiwu Group VLAN 10
vlan 20
 description shichang Group VLAN 20
vlan 30
 description kehu Separate VLAN 30
vlan 40
 description fuwuqi Principal VLAN 40
 mux-vlan
 subordinate separate 30
 subordinate group 10 20
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10 20 30 40
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10 20 30 40
#
interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type access
 port default vlan 40
 port mux-vlan enable
#
interface GigabitEthernet0/0/4
 port link-type access
 port default vlan 40

SW2：
sysname SW2
#
vlan batch 10 20 30 40
#
vlan 10
 description caiwu Group VLAN 10
vlan 20
 description shichang Group VLAN 20
vlan 30
 description kehu Separate VLAN 30
vlan 40
 description fuwuqi Principal VLAN 40
 mux-vlan
 subordinate separate 30
 subordinate group 10 20
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10 20 30 40
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 10
 port mux-vlan enable
#
interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type access
 port default vlan 20
 port mux-vlan enable
#
interface GigabitEthernet0/0/4
 port link-type access
 port default vlan 10
 port mux-vlan enable

SW3：
sysname SW3
#
vlan batch 10 20 30 40
#
vlan 10
 description caiwu Group VLAN 10
vlan 20
 description shichang Group VLAN 20
vlan 30
 description kehu Separate VLAN 30
vlan 40
 description fuwuqi Principal VLAN 40
 mux-vlan
 subordinate separate 30
 subordinate group 10 20
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10 20 30 40
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 30
 port mux-vlan enable
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interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type access
 port default vlan 30
 port mux-vlan enable

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实验现象：
Server与所有主机都能通信
PC1与PC5二层流量互通，PC1与PC2、3、4 二层流量不通
PC2与PC1、3、4、5二层流量不通
PC3与PC1、2、4、5二层流量不通
PC4与PC1、2、3、5二层流量不通
PC5与PC1二层流量互通，PC5与PC2、3、4 二层流量不通

注意事项：
在配置开启mux-vlan情况下，不能配置三层逻辑接口，所以所有vlan同属一个子网。

[Huawei]VLAN batch 2 3 4
[Huawei]INT VLAN 2
[Huawei-Vlanif2]IP AD 192.168.1.1 24
[Huawei]vlan 2
[Huawei-vlan2]	
[Huawei-vlan2]mux-vlan 
Error: The VLAN has a L3 interface, Please delete it first.

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五、Voice VLAN

产生背景
保证语音数据优先传输，减少传输过程中时延的产生和丢包现象

实现原理
首先识别出语音数据流，然后将语音数据流优先级提高
使能Voice VLAN功能的接口，可以通过以下两种方式来实现对语音数据流的识别：
①通过收到报文的源MAC地址，即基于MAC地址的方式
设备可以根据进入接口的数据报文中的源 MAC 地址宇段来判断该数据流是否为语音数据流，源MAC地址匹配OUI的报文被认为使语音数据流
②通过报文携带的VLAN Tag，即基于VLAN的方式
设备可以根据进入接口的数据报文中VLAN ID匹配设置的Voice VLAN，则认为使语音数据流

Voice VLAN的OUI地址
OUI地址表示一个MAC地址段。例如，MAC地址为1–1–1，掩码为FFFF-FF00–0000，运算的结果就是OUI地址 0001–0000–0000。
只要接入设备的 MAC 地址前24位和OUI地址的前 24 位匹配，那么使能Voice VLAN功能的接口将认为此数据流是语音数据流，接入的设备是语音设备。

实验
①基于MAC地址：
在这里插入图片描述

[SW2] interface gigabitethemet 0/0/1 
[SW2-GigabitEthernet0/0/1] port link-type hybrid 
[SW2-GigabitEthernet0/0/1] port hybrid pvid vlan 3 
[SW2-GigabitEthernet0/0/1] port hybrid untagged vlan 2 to 3 
[SW2-GigabitEthernet0/0/1] quit 
[SW2] interface gigabitethemet 0/0/2 
[SW2-GigabitEthemetO/0/2] port link-type hybrid 
[SW2-GigabitEthemetO/0/2] port hybrid untagged vlan 2 
[SW2-GigabitEthernetO/0/2] quit
配置OUI：
[SW2] voice-vlan mac-address 0003-6B00-0000 mask ffff- ff00-0000 //配置Voice VLAN的OUI
[Switch] interface gigabitetbernet 0/0/1 
[Switch-GigabitEthernet0/0/1] voice-vlan 2 enable include-untagged //指定Vlan是Voice VLAN，同时使能接口的Voice VLAN功能
[Switch-GigabitEthernet0/0/1] voice-vlan remark-mode mac-address //配置语音报文按照MAC地址提升优先级
[Switch-GigabitEthernet0/0/1] quit

最后用命令display voice-vlan 2 status

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②基于VLAN
在这里插入图片描述

[SW2] interface gigabitethemet 0/0/1 
[SW2-GigabitEthernet0/0/1] port link-type hybrid 
[SW2-GigabitEthernet0/0/1] port hybrid pvid vlan 3 
[SW2-GigabitEthernet0/0/1] port hybrid untagged vlan 2 to 3 
[SW2-GigabitEthernet0/0/1] quit 
[SW2] interface gigabitethemet 0/0/2 
[SW2-GigabitEthemetO/0/2] port link-type hybrid 
[SW2-GigabitEthemetO/0/2] port hybrid untagged vlan 2 
[SW2-GigabitEthernetO/0/2] quit
使能LLDP：
[SW2]lldp enable //使能LLDP协议
[SW2] interface gigabitethemet 0/0/1 
[SW2-GigabitEthernet0/0/1] voice-vlan 2 enable  //指定Vlan是Voice VLAN，同时使能接口的Voice VLAN功能
[SW2-GigabitEthernet0/0/1] voice-vlan remark-mode vlan //配置语音报文按照VLAN提升优先级
[SW2-GigabitEthernet0/0/1] quit

最后用命令display voice-vlan 2 status

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