🎯 课程摘要：本节课讲解基于以太网交换机端口实现 VLAN 的技术原理，重点介绍 IEEE 802.1Q 帧格式、VLAN 标签字段各组成部分的含义，以及 Access 与 Trunk 两种接口类型在接收和转发帧时的处理方式，最后补充华为私有的 Hybrid 接口类型。
- 概念定义：虚拟局域网（VLAN）通过在以太网交换机上划分逻辑广播域，将一个物理网络分割为多个互不影响的虚拟网络。
- 原理解析：
- 最常见的实现方式是基于以太网交换机的接口来划分 VLAN。
- 为实现 VLAN，以太网交换机必须具备两项功能：
- 能够处理带有 VLAN 标记的帧，即 IEEE 802.1Q 帧；
- 交换机的各接口可支持不同的接口类型，不同接口对帧的处理方式不同。
- 概念定义：IEEE 802.1Q 帧（也称 Dot1Q 帧）是对以太网版本 V2 的 MAC 帧格式的扩展，在原 MAC 帧的源地址字段与类型字段之间插入 4 字节的 VLAN 标签字段。
- 原理解析：VLAN 标签字段由 4 部分构成：
| 字段 | 缩写 | 长度 | 说明 |
|---|
| 标签协议标识符 | TPID | 16 比特 | 固定值为 0x8100，标识该帧为 802.1Q 帧 |
| 优先级 | PRI | 3 比特 | 取值 0~7，值越大优先级越高；网络拥塞时优先发送高优先级帧 |
| 规范格式指示符 | CFI | 1 比特 | 0 表示 MAC 地址以规范格式封装，1 表示非规范格式；以太网中 CFI=0 |
| 虚拟局域网标识符 | VID | 12 比特 | 取值 0~4095，其中 0 和 4095 保留不用 |
- 关键操作：
- 打标签：交换机收到普通以太网 MAC 帧时，插入 4 字节 VLAN 标签使之成为 802.1Q 帧。
- 去标签：交换机转发 802.1Q 帧时，可能删除 4 字节 VLAN 标签使之还原为普通以太网 MAC 帧。
- 是否去标签取决于交换机的接口类型。
- ⚠️ 重点/考点：VID 是 802.1Q 帧所属 VLAN 的编号，设备利用 VID 识别帧所属 VLAN；广播帧在同一 VLAN 内转发，从而将广播域限制在一个 VLAN 内。802.1Q 帧一般由交换机处理，而非用户主机处理。
- 概念定义：根据接口在接收帧和发送帧时对帧的处理方式以及连接对象的不同，以太网交换机接口分为 Access 和 Trunk 两种基本类型（华为还有私有的 Hybrid 类型）。
- 默认配置：
- 交换机首次上电启动后，若未进行 VLAN 相关设置，各接口类型默认为 Access；
- 各接口缺省 VLAN ID = 1，即默认属于 VLAN 1；
- 思科交换机称缺省 VLAN ID 为本征 VLAN，华为交换机称为端口 VLAN ID（PVID）。本课统一采用 PVID。
- ⚠️ 重点/考点：交换机的每个接口有且仅有一个 PVID。
- 概念定义：Access 接口一般用于连接用户计算机，只能属于一个 VLAN，其 PVID 值与所属 VLAN 的 ID 相同（默认值为 1）。
- 原理解析：
| 处理环节 | 规则 |
|---|
| 接收处理 | 一般只接受未打标签的普通以太网 MAC 帧；根据接收接口的 PVID 给帧打标签（VID = PVID） |
| 转发处理 | 若帧中 VID 与接口 PVID 相等，则去标签后转发；否则不转发 |
- 结论：从 Access 接口转发出的帧是不带 VLAN 标签的普通以太网 MAC 帧。
- 主机 A、B 划归 VLAN 2，主机 C、D 划归 VLAN 3。
- 接口 1、2 的 PVID=2；接口 3、4 的 PVID=3。
- 主机 A 发送广播帧：接口 1（Access）打标签 VID=2 → 仅从接口 2（PVID=2 相同）去标签转发。
- VLAN 2 的广播帧不会传到 VLAN 3，反之亦然。
- 概念定义：Trunk 接口一般用于交换机之间或交换机与路由器之间的互联，可以属于多个 VLAN，能通过属于不同 VLAN 的帧。
- 原理解析：
- 默认 PVID 值为 1，一般不建议修改；若互联的 Trunk 接口 PVID 值不相等，可能出现转发错误。
| 处理环节 | 规则 |
|---|
| 接收处理 | 既可接收未打标签的普通以太网 MAC 帧（按 PVID 打标签），也可接收已打标签的 802.1Q 帧 |
| 转发处理 | 若帧的 VID 等于接口 PVID，则去标签后转发（成为普通 MAC 帧）；若帧的 VID 不等于接口 PVID，则直接转发（保持 802.1Q 帧） |
- 结论：从 Trunk 接口转发出的帧可能是普通以太网 MAC 帧，也可能是 802.1Q 帧。
- 将两台交换机的接口 5 用于互联，类型改为 Trunk，PVID 保持默认值 1。
- 接口 1、2 属 VLAN 1（PVID=1），接口 3、4 属 VLAN 2（PVID=2）。
- 概念定义：Hybrid 接口是华为交换机私有的接口类型，兼具 Trunk 与 Access 的用途。
- 原理解析：
- 既可用于交换机之间或交换机与路由器互联（同 Trunk）；
- 也可用于交换机与用户计算机互联（同 Access）；
- 绝大部分功能与 Trunk 相同，不同点在发送处理：Hybrid 接口查看帧的 VID 是否在接口的去标签列表中——若在则去标签后转发，若不在则直接转发。
- VLAN 的实现依赖交换机处理 IEEE 802.1Q 帧（4 字节 VLAN 标签：TPID/PRI/CFI/VID），其中 VID 取值 0~4095，0 和 4095 保留。
- Access 接口仅属一个 VLAN，连接用户主机，收发均为普通 MAC 帧（进打标签、出去标签）。
- Trunk 接口可承载多 VLAN 流量，用于交换机互联；VID=PVID 时去标签转发，VID≠PVID 时直接转发 802.1Q 帧。
- 每个接口有且仅有一个 PVID，默认值为 1；互联 Trunk 接口 PVID 必须相等，否则转发错误。
- 华为 Hybrid 接口通过"去标签列表"灵活控制发送时是否去标签。
- 助教补充：VLAN 间通信需要借助路由器或三层交换机进行路由转发，交换机本身（二层）只能在同一 VLAN 内转发帧。
- IEEE 802.1Q 帧的 VLAN 标签字段共几个字节？各子字段的长度和含义是什么？VID 的有效取值范围是多少？
- Access 接口和 Trunk 接口在接收和转发帧时，对 VLAN 标签的处理有何不同？
- 为什么互联的两台交换机的 Trunk 接口 PVID 值必须相等？若不相等会带来什么后果？
- 默认情况下交换机各接口属于哪个 VLAN？接口类型默认是什么？
- 华为 Hybrid 接口与 Trunk 接口的主要区别是什么？