PVID和VID

PVID和VID彻底研究（上）
——PVID的作用及和VID的区别

Pvid和Vid经常出现于二、三层交换机里，由于PVID和VID的设置不合理，造成VLAN划分变得混乱。本文就对PVID和VID进行了彻底研究。

首先解释一下什么是PVID，PVID英文解释为Port-base VLAN ID，是基于端口的VLAN ID.

通俗的讲，指的是native Vlan，即不打Vlan标记的Vlan，一般默认为Vlan 1。

　　去超市买东西有个扫描设备扫描一下商品上的标签，然后价格就会出现

　　商品上的标签就好比一个标记，而扫描器就好比解读这个标记的设备

　　PVID和VID（标记）之间的关系就好比扫描器和商品标记的关系，不同的是PVID不仅用来解析ViD也用来生成VID

　　比如电脑PC等，自身不具备产生标记的能力，因为数据帧格式是固定的，发送端自身不知道自身是哪个VLAN成员那么他自己当然不可能在帧内标记VLANid了，标记和解标记都是由中间设备来完成的.

　　交换机上的端口分为三种一种是接入层端口直连设备的，叫做Access；一种是交换机和交换机之间的端口负责汇聚的叫做Trunk，还有一种是Access与Trunk混合的模式，叫做Hybrid。

　　Access端口负责接终端设备，他收到一个帧的时候，如果帧这个没有标记他就用自己的pvid给他打上标记，他在发出一个帧时如果VID=PVID就去掉标记(解标记)以保证传送给终端设备的帧没有被变动过(中间设备添加了标记)，pvid是在划分vlan时候每个端口都有的属性，默认情况下思科交换机中每个端口初始pvid是1，表示他是vlan1的成员们如果你给他划分了其他VLAN那么PVID相应会发生更改

　　ACCESS端口的特点是只允许符合PVID的流量通过

　　Trunk的意思是，它是一条，允许各种VLAN通过。它的规则和Access差不多，当收到一个没有tag的标记的时候就用自己的pvid给他标记，当发送一个帧时候如果vid=pvid则去掉pvid，与Access不同的是，Trunk有一个属于自己的本征VLAN(NativeVLAN,也叫PVID)，用来发送一些cdp，bpdu等间联系的数据或者管理流量，从交换机自身产生的帧在发出去的时候是不会带标记的，因为VID=pvid所以标记被去掉，而对端接收到没有标记的帧时候就会用自身本征VLAN的信息给他加上标记，然后查看交换表如果发现目的地址是自己则去掉标记，如果发现目的mac地址不是自己则继续转发给其他Trunk同时去掉标记（因为一个交换机只有一个本征VLAN所有pvid=vid去掉标记）

　　Hybrid是Access与Trunk的混合模式，它允许VID=pvid。Hybrid与Trunk一样，在该端口上可以传送多个vlan的包，一般用于交换机与交换机之间，或者交换机与服务器之间的链接。如果收到的不带vlan，则加上pvid进行转发；如果收到的数据包带vlan，则判断该端口是否允许该vlan进入，如果可以则进行转发，否则丢弃。

在网上发现一个比较好的解释是：PVID并不是加在帧头的标记，而是端口的属性，用来标识端口接收到的未标记的帧。也就是说，当端口收到一个未标记的帧时，则把该帧转发到VID和本端口PVID相等的VLAN中去。

为了验证这一说法，在S3026上做了以下实验：
在S3026上选两个端口，连接两台主机A、B，按照下表给端口设置不同的PVID和VID，用Aping B，并在B上抓包，记录实验结果。


注：结果中“有”表示抓包有ICMP的包（但ping不通），“无”表示没有，“通”表示可以ping通。VID为“无”表示该端口没有加到任何VLAN里。

所有结果为“无”的可以解释为：当端口1收到无标记的帧后，转发到VID＝PVID＝1的端口去，由于端口2无VID，故主机B收不到包。
所有结果为“有”的可以解释为：当端口1收到无标记的帧后，转发到VID＝PVID＝1的端口去，由于端口2的VID＝1，故主机B收到ICMP的ECHO包，并发出ECHOReply，由于此种情况下端口1的VID不等于1，故B的Reply并不能到达A。所以只有当两个端口的PVID和VID一样时，才可以互通。
到此我和大家一样有个疑问，一个VLAN干吗要设置PVID和VID两种标识呀？反正只有当PVID＝VID时才能互通，只有一个不就够了吗？请往下看。

当所有VLAN都在一个交换机里时，确实只需要一个标识就够了，但跨设备的VLAN就需要另一种标识，这就是802.1Q的VLANID，即VID。
我们知道802.1Q的VLAN是在二层帧里加进VLAN标识，俗称打tag，而计算机不能解析这种二层的帧，所以交换机的一个端口在分到一个VLAN时有tag和untag属性两种属性，tag端口用来连接设备，untag端口用来连接计算机。Tag端口出去的帧一般都打上了tag，tag中的VID有的来自PVID，有的则来自其它tag端口中本身就含有tag的帧。
设备互连时，由tag中的VID决定了一个二层帧属于哪个VLAN，而计算机不具备打tag的功能，所以只有给连接计算机的端口添加一个属性，用来决定计算机发出的未标记的帧属于哪个VLAN，这个属性就是PVID。

到此我们理解了PVID的含义和作用，但似乎只有untag端口下的PVID才具有意义，而实际上tag端口也有PVID属性，PVID对tag端口会造成什么影响呢？请看中篇。

PVID和VID彻底研究（中）
——PVID值对TAG端口影响

在上篇，我们理解了PVID的含义和作用，本篇将通过实验，分别在S3026和S3526上研究PVID值对tag端口的影响。首先在S3026上进行实验，如下图所示：

我们将用到3个端口：Port 1、2、3，
各端口PVID设置如下：
Port 1：PVID = n
Port 2：PVID = 2
Port 3：PVID = 3
创建2个VLAN：
vlan2：VID = 2，包含Port 1(tag)、Port 2 (untag)
vlan3：VID = 3，包含Port 1 (tag)、Port 3 (untag)
将3台主机A、B、C分别接在Port 1、2、3上，
分别用主机B、C去ping主机A，在主机A上抓包。

实际上tag端口接计算机是没有意义的，因为计算机无法解析打了tag的二层包文，但通过抓包软件可以抓到这种二层报文，通过这种方法可以进行分析。
实验时主机B和C可以是同一台计算机，只不过接到不通端口上，为了方便说明，将它们分开表示。
实验结果如下：
当n =1时，可以看到来自B和C的包头前都含有802.1Q的Packet，B、C都不能ping通A（ping不通是由于主机A无法解析打了tag的二层包,他们的Packet中含有各自端口PVID打的TAG,通过Tag端口,原样发送了）；
当n = 2时，可以看到来自B的包头前不含有802.1Q的Packet，而来自C的有，仅B可ping通A；；
当n = 3时，可以看到来自C的包头前不含有802.1Q的Packet，而来自B的有，仅C可ping通A；；

通过分析，得出S3026转发机制大致如下：
1、由主机B发出的包到接口2（由于此时B不知道A的MAC地址，会发出arp广播包）
2、根据接口2的PVID的值（PVID＝2），发往VID=2的VLAN中的所有接口
3、接口1属于VLAN 2，所以接口1能收到此包
4、此时如果VLAN 2中接口1是tag端口，则将接口1的PVID值和VID进行比较：
如果PVID=VID则从接口1出去的包不打tag
如果PVID!=VID则从接口1出去的包打tag

由此可见，以前设为tag端口的PVID不起作用的说法在S3026上并不适用，正确的说法应该是：S3026上的某个VLAN中的tag端口，在转发在此VLAN中包时出去前，先检查该tag端口的PVID是否等于VID，若相等则发出的包不打tag，若不等则打上tag。

而在S3526上重复这个实验时，得到了不同的结果：在S3526上，只要某个VLAN中的端口设为tag端口，在转发来在此VLAN中包时出不管该端口的PVID值是多少，都打上tag。（不同厂家设备的实现方式不一样，需要注意！）

我们来总结一下，S3026的VLAN转发的机制：在一个端口接收到一个无标记帧时，仅仅由该端口的PVID决定该帧转发到哪个VLAN中，即转发到VID＝PVID的VLAN中。

下面是定义的各种端口类型对各种数据帧的处理方法；

	Tagged数据帧		Untagged数据帧
	in	out	in	out
Tagged端口	原样接收	原样发送	按接收端口的PVID打TAG标记	按照PVID打的TAG标记发送
Untagged端口	丢弃	去掉TAG标记	按接收端口的PVID打TAG标记	原样发送

到此，我们都只是在单独一个设备上研究PVID的影响，下篇将结合一个故障实例，解释跨设备时PVID的影响。

 

PVID和VID彻底研究（下）
——一个故障实例的分析

某网组网结构如下图所示，某路由器下挂S3526，S3526下挂S3026，S3026下面接了4个用户：


其中S3526的接口1上接路由器，打tag标记；接口2接S3026，打tag标记，PVID为1。
S3026的配置是这样的：
S3026的接口1上接S3526，打tag标记，属于VLAN 2、3、4、5，PVID为2；
接口2接用户2，属于VLAN 2，PVID为2；
接口3接用户3，属于VLAN 3，PVID为3；
接口4接用户4，属于VLAN 4，PVID为4；
接口5接用户5，属于VLAN 5，PVID为5；

故障现象为：用户2的用户无法上网，而其它的用户可以上网；如果将S3026的上连口的PVID值配置为3，那么用户3的用户无法上网，其它的用户可以上网；
最后我们将S3026的上连口的PVID值设置为1，4个用户的用户就都可以上网了。

根据前两篇的结论，我们发现，接口1的PVID＝2，故从VLAN2来的包从接口1出去后不打tag，而此时S3526的接口2的PVID＝1，收到未标记得包后，将其送到VLAN1里。原本VLAN 2的包送到了错误的VLAN里，所以VLAN 2下的用户上不了网。

当我们将S3026接口1的PVID设为1时，它不等于所属任何VLAN地VID，送出去的包都打了tag，此时S3526能根据tag将接受到的包送到正确的VLAN里，故所有VLAN下用户都能上网了。

我们可以补充一个实验，将S3026的接口1和S3526的接口2的PVID都设为2，此时所有用户都能正常上网，原因是这样的：S3026将VLAN2的包不打tag的从接口1送出去，S3526的接口2收到的包有打tag的（VLAN3、4、5），也有不打tag的（VLAN2）。S3526的接口2对于打tag的包，能够发往正确的VLAN；不打tag的包，根据接口2的PVID值，送到VID＝PVID的VLAN里，而此时接口2的PVID＝2，也恰巧正确的送到了VLAN2里。所有VLAN的包在跨设备后，通过不同的方式，都正确的发往所在的VLAN，于是所有用户都能正常上网，只不过VLAN2和其它的VLAN途径有点不同。可见，设备两端的PVID一致时，在解决问题的同时，也把潜在问题给隐藏起来。例如在把S3526隔接为其它设备时，可能会又造成某个VLAN的用户上不了网，而此时故障原因不容易找到。

我们来总结一下，交换机的PVID和VID给VLAN配置带来了灵活性，同时也带来了一些麻烦，配置的不好可能带来问题很隐蔽。所以我们以后在配置VLAN时要注意以下几点：
1、 对于untag端口，PVID要和所属VLAN的VID一致；
2、 对于tag端口，PVID要不同于所有所属VLAN的VID；(使它原样发送)
3、 两台设备互联时，两端接口的PVID保持一致时，有弊也有利；

到此，我们真正意义上理解了基于端口的VLAN，也理解了PVID的作用，希望本文能给困惑于PVID和VID的人带来一点帮助。