问题

交换机的端口设置为VLAN Trunk模式时,在转发数据包时插入了什么信息?

回答
交换机端口设置为 VLAN Trunk 模式时,在转发数据包时,它会在原始数据帧的基础上插入一个额外的标签(Tag)。这个标签的目的是在交换机之间明确标识出数据帧属于哪个 VLAN。

你可以这样理解:一根 trunk 链路可以承载多个 VLAN 的流量,就像一条高速公路可以允许来自不同城市的车辆通行一样。为了让接收端的交换机知道这辆车(数据帧)是从哪个城市(VLAN)来的,我们需要在车上贴一个标签,上面写明它的城市信息。

这个插入的标签,在 Trunk 模式下最常见的是遵循 IEEE 802.1Q 标准。原始的以太网数据帧(Ethernet Frame)本身是没有 VLAN 信息字段的。当一个端口被配置为 Trunk 时,交换机会在转发出去之前,对通过该端口的、属于某个特定 VLAN 的数据帧进行“打标签”操作。

具体来说,802.1Q 标签的结构大致是这样的:

1. TPID (Tag Protocol Identifier): 这是一个固定值为 `0x8100` 的字段,用于标识这是一个 802.1Q 打标签的数据帧。接收端交换机看到这个值就知道这是一个带标签的帧。
2. TCI (Tag Control Information): 这个字段包含两个重要的信息:
PCP (Priority Code Point): 这是一个 3 位的字段,用于服务质量 (QoS) 的优先级排序。例如,VoIP 流量可以被赋予更高的 PCP 值,以便在网络拥塞时优先转发。
DEI (Drop Eligible Indicator): 这是一个 1 位字段,指示在网络拥塞时,该数据帧是否可以被丢弃以缓解拥塞。
VLAN ID (VID): 这是 TCI 中最重要的部分,一个 12 位的字段。它可以标识从 0 到 4095 的 VLAN。通常,VLAN 0 和 VLAN 4094/4095 会被保留,所以实际可用的 VLAN ID 是 1 到 4093。正是这个 VLAN ID 告诉接收端交换机,这个数据帧应该被送到哪个 VLAN。

在数据帧转发过程中的具体变化:

假设有一个数据帧从接入端口(Access Port)进入交换机,这个接入端口属于 VLAN 10。

1. 到达交换机: 当数据帧到达交换机时,它是一个标准的以太网帧,没有 VLAN 标签。交换机根据端口的配置和 MAC 地址表,知道这个帧应该被转发到另一个交换机的 Trunk 端口。
2. 配置为 Trunk 的端口动作: 交换机检测到这个端口是 Trunk 模式,并且它属于 VLAN 10。于是,交换机会执行以下操作:
在原始以太网帧的源 MAC 地址和以太网类型字段之间(具体位置在以太网类型字段之前),插入一个 4 字节的 802.1Q 标签。
在这个标签的 VLAN ID 字段中,填入该数据帧所属的 VLAN ID,也就是 10。
PCP 和 DEI 字段也会被设置相应的优先级和丢弃标记。
3. 通过 Trunk 链路转发: 这个“打标签”后的数据帧就通过 Trunk 链路被发送到下一跳交换机。
4. 下一跳交换机的处理: 当接收端的交换机收到这个打标签的帧时,它会识别到 TPID (`0x8100`),然后读取 TCI 中的 VLAN ID (10)。根据这个 VLAN ID,接收端交换机知道这个帧属于 VLAN 10,并会根据自己的 MAC 地址表决定将其转发到哪个端口,或者丢弃它(如果目标 MAC 地址不存在于 VLAN 10 的网络中)。

为什么需要打标签?

如果没有这个标签,当多个 VLAN 的流量通过同一根 Trunk 线缆传输时,接收端的交换机将无法区分这些流量属于哪个 VLAN,也就无法将它们正确地隔离和转发。打标签就像是给每一件物品都贴上它所属的“包裹号”,这样才能确保在繁忙的集散中心(交换机)将包裹准确地送到目的地。

所以,总结来说,在交换机端口设置为 VLAN Trunk 模式时,转发数据包会插入IEEE 802.1Q 标准的 VLAN 标签,该标签包含 VLAN ID、优先级等信息,用于在多 VLAN 环境下标识和区分数据帧的来源和归属。

网友意见

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交换机的端口设置为VLAN Trunk模式时,在转发数据包时插入了什么信息,使得对方交换机能够将数据包转发到正确的VLAN?

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