VLAN中tag技术的研究课程设计说明书

1、西南石油大学 网络通信基础课程设计课 程 网络通信基础 题 目 VLAN中tag技术的研究 院 系 电子信息工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 成 绩 完成日期2010年 6 月 25 日目 录摘 要 .3Abstract 3第一章 绪论1.1 交换机二层转发原理.4 1.1.1 MAC地址介绍.4 1.1.2 交换机二层转发介绍.41.2 VLAN概述41.3 Tag技术介绍.7第二章设计简介及设计方案论述 .72.1 三次不同VLAN通信.72.2 二层不同VLAN通信7第三章详细设计.73.1 单臂路由实验.73.1 二层VLAN实验.9第四章设计结果及分析.94.1 单臂路由实验结果.94.2 二层VLAN实验结果.12总 结15参考文献 15 摘 要VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术。IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑地划分成不同，由于它是

2、逻辑地而不是物理地划分，所以同一个VLAN内的各个工作站无须被放置在同一个物理空间里，即这些工作站不一定属于同一个物理LAN网段。 VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议，它在以太网帧的基础上增加了VLAN头，即对不同VLAN传输的数据进行打标签，用VLAN ID把用户划分为更小的工作组，限制不同工作组间的用户二层互访，每个工作组就是一个虚拟局域网。 VLAN可以分离广播域现隔离广播,能通过划VLAN实现不同业务的隔离！要实现不同VLAN间通信就需要连上路由器（三层交换机）来转发数据包，但能不能直接在二层交换机上实现不同VLAN 间通信呢？关键词：VLAN ； 广播域；路由器；打标签AbstractVlan （ virtual local area network ） the virtual lans, is a through the lan in physics and is not logically divided into segments in virtual one of the new technology. in 1999 to the ieee a

3、 vlan achieve standardization of 802. 1q standard of the draft protocol. vlan technology permits network managers will be a physical lan logically divided into different broadcast domains （ or a lan, vlan ），A vlan contains a set of requirements has the same computer workstations, and the physical a lan as a property. but as it is logical and physical, and not divide, therefore, the same vlan the station in the need to be placed in the same physical space, and the workstation does not necessarily

4、 belong to the same lan segment. the physical. Vlan is to solve the problem of the ethernet and security to an agreement, it is on the basis of the ethernet frame increased vlan, vlan to different transmission of data in a label, a vlan the user id divided into smaller groups, different groups of users during the second floor, each team is a virtual lans. Vlan to separate broadcast domains are isolated from the radio, you can pass through the implementation of separate vlan different! to achieve

5、 different vlan communication is needed between even on a router （ three layers of switches ） to forward packets to, but i can directly in the second floor of its exchanges between different vlan communications?Keywords ： vlan ； broadcast domains ； routers ； a label第一章 绪论1.1 交换机二层转发原理1.1.1 MAC地址介绍MAC地址是48 bit二进制的地址，如：00-e0-fc-00-00-06。可以分为单播地址、多播地址和广播地址。单播地址：第一字节最低位为0，如：00-e0-fc-00-00-06多播地址：第一字节最低位为1，如：01-e0-fc-00-00-06广播地址：48位全1，如：ff-ff-ff-ff-ff-ff注意：1）普通设备网卡或者路由器设备路由接口的MAC地址一定是单播的MAC地址才能保证其与其

6、它设备的互通。2） MAC地址是一个以太网络设备在网络上运行的基础，也是链路层功能实现的立足点1.1.2 交换机二层转发介绍交换机二层的转发特性，符合802.1D网桥协议标准。交换机的二层转发涉及到两个关键的线程：地址学习和数据包转发；学习线程如下：1）交换机接收网段上的所有数据帧，利用接收数据帧中的源MAC地址来建立MAC地址表；2）端口移动机制：交换机如果发现一个包文的入端口和报文中源MAC地址的所在端口不同，就产生端口移动，将MAC地址重新学习到新的端口；3）地址老化机制： 如果交换机在很长一段时间之内没有收到某台主机发出的报文，在该主机对应的MAC地址就会被删除，等下次报文来的时候会重新学习。注意： 老化也是根据源MAC地址进行老化。数据报转发:1）交换机在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址，如果找到，就将该数据帧发送到相应的端口，如果找不到，就向所有的端口发送；2）如果交换机收到的报文中源MAC地址和目的MAC地址所在的端口相同，则丢弃该报文；3）交换机向入端口以外的其它所有端口转发广播报文1.2 VLAN 概述以太网是一种基于CSMA/CD（Carrier Sens

7、e Multiple Access/Collision Detect，载波侦听多路访问/冲突检测）的共享通讯介质的数据网络通讯技术，当主机数目较多时会导致冲突严重、广播泛滥、性能显著下降甚至使网络不可用等问题。通过交换机实现LAN互联虽然可以解决冲突（Collision）严重的问题，但仍然不能隔离广播报文。在这种情况下出现了VLAN（Virtual Local Area Network）技术，这种技术可以把一个LAN划分成多个逻辑的LANVLAN，每个VLAN是一个广播域，VLAN内的主机间通信就和在一个LAN内一样，而VLAN间则不能直接互通，这样，广播报文被限制在一个VLAN内，如图1所示。 图1 VLAN示意图 VLAN的划分不受物理位置的限制：不在同一物理位置范围的主机可以属于同一个VLAN；一个VLAN包含的用户可以连接在同一个交换机上，也可以跨越交换机，甚至可以跨越路由器。 VLAN的优点如下： 􀁺 限制广播域。广播域被限制在一个VLAN内，节省了带宽，提高了网络处理能力。 􀁺 增强局域网的安全性。VLAN间的二层报文是相互隔离的，即一个

8、VLAN内的用户不能和其它VLAN内的用户直接通信，如果不同VLAN要进行通信，则需通过路由器或三层交换机等三层设备。 􀁺 灵活构建虚拟工作组。用VLAN可以划分不同的用户到不同的工作组，同一工作组的用户也不必局限于某一固定的物理范围，网络构建和维护更方便灵活。 3VLAN原理 要使网络设备能够分辨不同VLAN的报文，需要在报文中添加标识VLAN的字段。由于普通交换机工作在第二层，只能对报文的数据链路层封装进行识别。因此，如果添加识别字段，也需要添加到数据链路层封装中。 IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的IEEE 802.1Q协议标准草案，对带有VLAN标识的报文结构进行了统一规定。 传统的以太网数据帧在目的MAC地址和源MAC地址之后封装的是上层协议的类型字段，如图2所示。 图2 传统以太网帧封装格式 其中DA表示目的MAC地址，SA表示源MAC地址，Type表示报文所属协议类型。 IEEE 802.1Q协议规定在目的MAC地址和源MAC地址之后封装4个字节的VLAN Tag，用以标识VLAN的相关信息。 图3 VLAN Tag的组成字段 如图3所示，VLAN Tag包含四个字段，分别是TPID、Priority、CFI和VLAN ID。 TPID用来标识本数据帧是带有VLAN Tag的数据

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