車載以太網(wǎng)交換機入門基本功（3）—VLAN 轉(zhuǎn)發(fā)

在《車載以太網(wǎng)交換機入門基本功（2）》中提到，報文通過攜帶Tag字段，表明報文所屬的VLAN。本文將介紹攜帶Tag報文在VLAN下的轉(zhuǎn)發(fā)過程。而在實際轉(zhuǎn)發(fā)過程中，交換機的端口屬性起到關(guān)鍵作用。

交換機端口屬性

交換機的端口屬性包括三大屬性：VID、PVID、Tag/Untag。

• VID

端口所屬的VLAN。只有處在同一個VLAN下才能通信。當攜帶特定VID的廣播報文發(fā)送至交換機時，交換機會查詢端口的VID屬性，轉(zhuǎn)發(fā)到具有同一個VID屬性的端口。同一個端口可以同時處在不同VLAN下，即一個端口的VID屬性可能有多個；而不同端口也可以在同一個VLAN下，即同個VID下也可能有多個端口。

• PVID

Port VLAN ID，端口的入口屬性。當不帶tag的報文進入交換機時，端口會給報文加上tag，加上的VID是該端口的PVID值。不同于VID屬性，一個端口只能有一個PVID屬性。PVID屬性使得交換機內(nèi)部的報文都帶tag。

• Tag/Untag

端口的出口屬性，決定了從交換機端口發(fā)出的報文是否攜帶tag。Tag 屬性會保留報文的tag，Untag屬性會剝除報文的tag。

報文從進入交換機、轉(zhuǎn)發(fā)、從交換機發(fā)出的過程中，都受到這三個屬性的影響——PVID影響進入過程；VID影響轉(zhuǎn)發(fā)過程；而Tag/Untag影響發(fā)出過程。

轉(zhuǎn)發(fā)過程

涉及到發(fā)送、轉(zhuǎn)發(fā)和接收三個過程。下面將著眼于報文在這三個過程中的變化，細致了解VLAN是如何起到限制廣播域的作用。

• 轉(zhuǎn)發(fā)

設備發(fā)出的報文分為帶tag和不帶tag兩種，都會發(fā)送到交換機上。

根據(jù)報文是否帶tag，交換機的處理方式有兩種：

- 不帶tag報文進入交換機時，會根據(jù)交換機端口的PVID屬性，加上相應的tag，之后按照帶tag報文的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則進行轉(zhuǎn)發(fā)。

- 帶tag報文進入交換機后，根據(jù)tag轉(zhuǎn)發(fā)到具有相同VID屬性的端口上，從該端口向外轉(zhuǎn)發(fā)。

• 接收

根據(jù)報文tag，從相同VID屬性的端口上向外轉(zhuǎn)發(fā)。交換機向外轉(zhuǎn)發(fā)時，根據(jù)端口的Tag/Untag屬性，決定向外發(fā)送的報文是否攜帶tag。

以下圖的報文轉(zhuǎn)發(fā)為例：首先，不帶tag報文進入交換機端口1，端口1根據(jù)自身的PVID屬性，給報文加上tag；接著，根據(jù)報文tag的VID，查詢具有相同VID屬性的端口（這里是端口2），發(fā)給端口2；最后，端口2根據(jù)自身的Tag/Untag屬性，對報文的tag進行保留/剝除處理，并把報文從端口2發(fā)出。

圖 攜帶VLAN的MAC報文格式

以上的轉(zhuǎn)發(fā)過程能夠保證同一VLAN下的正常通信，并隔離不同VLAN的通信。看起來無懈可擊，但其中存在一個小問題：當端口收到帶tag報文，其VID和端口的VID屬性不一致時，交換機會采取什么措施嗎？答案是：如果沒有特殊設置，交換機照收不誤。因為在上述VLAN轉(zhuǎn)發(fā)過程中，著重關(guān)注的是報文“去向何處”，而對于報文是否來自同一VLAN下的設備，并不太在意，這就容易造成“敵我不分”。過多的非同一VLAN下的報文進入交換機，會影響交換機處理效率，導致通信受阻；更甚者，一旦線路被攔截并偽造信息，這些信息無阻礙的進入交換機后，很可能發(fā)送到其他設備上，造成無法估量的損失。因此，對進入交換機的報文，應該進行一定的審查，這就是端口過濾功能：進門前先對暗號！

開啟端口過濾功能后，上圖的轉(zhuǎn)發(fā)過程中，報文從端口1進入交換機的過程發(fā)生變化：端口1先提取報文的VID，判斷自身的VID屬性是否存在該值，如果存在則接收，報文順利進入交換機；否則丟棄報文。這樣確保報文的發(fā)送和接收都來自同一VLAN，提高安全性和效率。

端口過濾功能還可以針對源地址和目的地址進行設置，過濾特定的MAC地址，保證線路的專用性。

通過VLAN ID、端口屬性和端口過濾功能，能夠?qū)崿F(xiàn)廣播域的有效限制。但是，當多個報文需要進行轉(zhuǎn)發(fā)時，會出現(xiàn)擁塞情況。此時，前文提到的PCP優(yōu)先級就可以派上用場！在《車載以太網(wǎng)交換機入門基本功（4）》中將詳細介紹，這也是該系列的最后一篇，敬請期待！

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