VLAN tagged与untagged的处理

 请教一个问题

一个包从PC机发出经过ACCESS端口->TRUNK端口->TRunk->ACCESS->PC
数据包发生了怎么样的变化,很是迷惑,赐教！

 

 

郑璐 老师:

Tag 为IEEE802.1Q协议定义的的标记在数据帧中的标示；
ACCESS端口，TRUNK端口是厂家对某一种端口的叫法，并非IEEE802.1Q协议的标准定义；

这个数据交换的过程比较复杂，如果想解释的话，首先要了解一下 几个IEEE802.1Q协议的定理 ；
1 、下面是定义的各种端口类型对各种数据帧的方法 ；

in=进交换器    out=出

                      Tagged 数据帧    Tagged数据帧     Untagged数据帧        Untagged数据帧
                               in                        out                                in                                      out

 

Tagged端口     原样接收          原样发送          按端口PVID打TAG标记    按照PVID打TAG标记

 

Untagged端口    丢弃           去掉TAG标记        按端口PVID打TAG标记          原样发送

2 、所谓的Untagged Port和tagged Port不是讲述物理端口的状态，而是将是物理端口所拥有的某一个VID的状态，所以一个物理端口可以在某一个VID上是Untagged Port，在另一个VID上是tagged Port；

3 、一个物理端口只能拥有一个PVID，当一个物理端口拥有了一个PVID的时候，必定会拥有和PVID的TAG等同的VID，而且在这个VID上，这个物理端口必定是Untagged Port；

4 、PVID的作用只是在交换机从外部接受到可以接受Untagged 数据帧的时候给数据帧添加TAG标记用的，在交换机内部转发数据的时候PVID不起任何作用；

5 、拥有和TAG标记一致的VID的物理端口，不论是否在这个VID上是Untagged Port或者tagged Port，都可以接受来自交换机内部的标记了这个TAG标记的tagged 数据帧；

6、拥有和TAG标记一致的VID的物理端口，只有在这个VID上是tagged Port，才可以接受来自交换机外部的标记了这个TAG标记的tagged 数据帧；

以下是神州数码对命令的定义（各个厂家对命令的定义可能不一定一致，但是都必须遵循上面的定理）：

1、Trunk端口就是在一个物理端口上增加这个交换机所有VLAN的VID标示，并且除了和这个物理端口PVID标示一致的VID标示为Untagged Port外，在其他的VID上都是Tagged Port；

2、Access端口就是指拥有一个和PVID标记相同的VID的物理端口，在这个VID上，遵循定理一定为untagged Port；

在了解了以上的基础理论之后，我们在来看一下楼主的问题：

一个数据包从PC机发出经过ACCESS端口->TRUNK端口->TRunk->ACCESS->PC数据包发生了怎么样的变化？

我们先把上述的描述变换为IEEE802.1Q的标准描述：

一个数据包从PC机发出经过（Untagged 数据帧）

ACCESS端口（PVID定义为100，VID=100=Untagged Port）->

TRUNK端口（PVID定义为1〈出厂配置，没有更改〉，VID=1=Untagged Port，VID=100=tagged Port）->

另一个交换机的TRunk端口（PVID定义为1〈出厂配置，没有更改〉，VID=1=Untagged Port，VID=100=tagged Port）->

另一个交换机的ACCESS端口（PVID定义为100，VID=100=Untagged Port）->

PC数据包发生了怎么样的变化？（Untagged 数据帧）

首先假设两台交换机刚刚开机（MAC地址表为空）从PC机发出的数据帧进入交换机的ACCESS端口以后，会按照这个端口的PVID打100的Tag标记，根据交换机的转发原理，交换机会把这个数据帧转发给VID=100的所有端口（除了进口以外），这个过程叫做VLAN Flood；参照上面的定理1；

由于Trunk端口拥有VID=100，所以才可接受这个标记Tag为100的tagged数据帧；参照上面的定理5；

由于Trunk端口在VID=100上为tagged Port，所以在发送数据帧出交换机的时候，不改变Tagged数据帧的结构；参照上面的定理1；

到了另一个交换机的Trunk端口的时候，由于Trunk端口拥有VID=100，所以才可接受这个标记Tag为100的tagged数据帧；参照上面的定理6；

另一个交换机的Trunk端口，接收到标记tag为100的tagged数据帧，并不作任何的更改；参照上面的定理1；

另一个交换机收到到标记tag为100的tagged数据帧，根据交换机的转发原理，交换机会把这个数据帧转发给VID=100的所有端口（除了进口以外）；参照交换机交换原理（受到一个未知目的MAC数据帧）；

这样另一个交换机的ACCESS端口就可以收到标记tag为100的tagged数据帧；参照上面的定理5；

另一个交换机的ACCESS端口在发出标记tag为100的tagged数据帧的时候，会去掉TAG标记，转发untagged数据帧给PC；参照上面的定理1；

这样PC机就收到了这个数据；

 

 

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Access、Hybrid和Trunk三种模式的理解

Tag，untag以及交换机的各种端口模式是网络工程技术人员调试交换机时接触最多的概念了，然而笔者发现在实际工作中技术人员往往对这些概念似懂非懂，笔者根据自己的理解再结合一个案例，试图向大家阐明这些概念

untag就是普通的ethernet报文，普通PC机的网卡是可以识别这样的报文进行通讯；
tag报文结构的变化是在源mac地址和目的mac地址之后，加上了4bytes的vlan信息，也就是vlan tag头；一般来说这样的报文普通PC机的网卡是不能识别的

下图说明了802.1Q封装tag报文帧结构

带802.1Q的帧是在标准以太网帧上插入了4个字节的标识。其中包含：
2个字节的协议标识符（TPID)，当前置0x8100的固定值，表明该帧带有802.1Q的标记信息。
2个字节的标记控制信息（TCI），包含了三个域。
Priority域，占3bits，表示报文的优先级，取值0到7，7为最高优先级，0为最低优先级。该域被802.1p采用。
规范格式指示符（CFI)域，占1bit，0表示规范格式，应用于以太网；1表示非规范格式，应用于Token Ring。
VLAN ID域，占12bit，用于标示VLAN的归属。


以太网端口有三种链路类型：Access、Hybrid和Trunk。
Access类型的端口只能属于1个VLAN，一般用于连接计算机的端口；
Trunk类型的端口可以允许多个VLAN通过，可以接收和发送多个VLAN的报文，一般用于交换机之间连接的端口；
Hybrid类型的端口可以允许多个VLAN通过，可以接收和发送多个VLAN的报文，可以用于交换机之间连接，也可以用于连接用户的计算机。
Hybrid端口和Trunk端口在接收数据时，处理方法是一样的，唯一不同之处在于发送数据时：Hybrid端口可以允许多个VLAN的报文发送时不打标签，而Trunk端口只允许缺省VLAN的报文发送时不打标签。

在这里先要向大家阐明端口的缺省VLAN这个概念
Access端口只属于1个VLAN，所以它的缺省VLAN就是它所在的VLAN，不用设置；
Hybrid端口和Trunk端口属于多个VLAN，所以需要设置缺省VLAN ID。缺省情况下，Hybrid端口和Trunk端口的缺省VLAN为VLAN 1
如果设置了端口的缺省VLAN ID，当端口接收到不带VLAN Tag的报文后，则将报文转发到属于缺省VLAN的端口；当端口发送带有VLAN Tag的报文时，如果该报文的VLAN ID与端口缺省的VLAN ID相同，则系统将去掉报文的VLAN Tag，然后再发送该报文。
注：对于华为交换机缺省VLAN被称为“Pvid Vlan”， 对于思科交换机缺省VLAN被称为“Native Vlan”


交换机接口出入数据处理过程如下：

Acess端口收报文:
收到一个报文,判断是否有VLAN信息：如果没有则打上端口的PVID，并进行交换转发,如果有则直接丢弃（缺省）

Acess端口发报文：
将报文的VLAN信息剥离，直接发送出去

trunk端口收报文：
收到一个报文，判断是否有VLAN信息：如果没有则打上端口的PVID，并进行交换转发，如果有判断该trunk端口是否允许该 VLAN的数据进入：如果可以则转发，否则丢弃

trunk端口发报文：
比较端口的PVID和将要发送报文的VLAN信息，如果两者相等则剥离VLAN信息，再发送，如果不相等则直接发送

hybrid端口收报文：
收到一个报文,判断是否有VLAN信息：如果没有则打上端口的PVID，并进行交换转发，如果有则判断该hybrid端口是否允许该VLAN的数据进入：如果可以则转发，否则丢弃(此时端口上的untag配置是不用考虑的，untag配置只对发送报文时起作用)


hybrid端口发报文：
1、判断该VLAN在本端口的属性（disp interface 即可看到该端口对哪些VLAN是untag， 哪些VLAN是tag）
2、如果是untag则剥离VLAN信息，再发送，如果是tag则直接发送


以下案例可以帮助大家深入理解华为交换机的hybrid端口模式
[Switch-Ethernet0/1]int e0/1
[Switch-Ethernet0/1]port link-type hybrid
[Switch-Ethernet0/1]port hybrid pvid vlan 10
[Switch-Ethernet0/1]port hybrid vlan 10 20 untagged
[Switch-Ethernet0/1] int e0/2
[Switch-Ethernet0/2]port link-type hybrid
[Switch-Ethernet0/2]port hybrid pvid vlan 20
[Switch-Ethernet0/2]port hybrid vlan 10 20 untagged
此时inter e0/1和inter e0/2下的所接的PC是可以互通的，但互通时数据所走的往返vlan是不同的。
以下以inter e0/1下的所接的pc1访问inter e0/2下的所接的pc2为例进行说明

pc1所发出的数据，由inter0/1所在的pvid vlan10封装vlan10的标记后送入交换机，交换机发现inter e0/2允许vlan 10的数据通过，于是数据被转发到inter e0/2上，由于inter e0/2上vlan 10是untagged的，于是交换机此时去除数据包上vlan10的标记，以普通包的形式发给pc2，此时pc1->p2走的是vlan10

再来分析pc2给pc1回包的过程，pc2所发出的数据，由inter0/2所在的pvid vlan20封装vlan20的标记后送入交换机，交换机发现inter e0/1允许vlan 20的数据通过，于是数据被转发到inter e0/1上，由于inter e0/1上vlan 20是untagged的，于是交换机此时去除数据包上vlan20的标记，以普通包的形式发给pc1，此时pc2->pc1走的是vlan20