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【25软考网工】第三章（3）虚拟局域网VLAN

news 来源：原创 2025/4/25 10:58:57

一、虚拟局域网VLAN

1. VLAN基础

        定义：根据管理功能、组织机构或应用类型对交换局域网进行分段而形成的逻辑网络。例如将大型网络划分为多个VLAN（如VLAN1-4）。

        优势：

管理便利：便于对不同部门或功能进行分组管理
安全隔离：单个VLAN内的安全问题（如PC中毒）不会影响其他VLAN
策略控制：更容易实现访问控制策略

        通信规则：不同VLAN间通信必须经过三层设备（路由器/三层交换机/防火墙等）

注意:考试中默认"交换机"指二层交换机，需明确标注"三层"才具备跨VLAN通信功能。

冲突域和广播域:

        (1)一个中继器和集线器是一个冲突域

        (2)网桥/交换机的一个接口为一个冲突域

        (3)一个VLAN为一个广播域，交换机默认所有接口都在VLAN 1（没有划分VLAN）

1）冲突域

        基本概念：连接在同一共享介质上的所有节点集合，节点竞争同一带宽，任一节点发出的报文（单播/组播/广播）均可被其他节点接收。

        典型场景：

早期以太网的同轴电缆总线结构（物理层冲突）
集线器组网的半双工通信（逻辑层冲突）

        解决机制：

CSMA/CD：载波监听多路访问/冲突检测协议
设备差异：
中继器/集线器：整个设备属于1个冲突域
网桥/交换机：每个接口为独立冲突域（如图中交换机组网形成5个冲突域）

        影响因素：同一介质节点越多，冲突概率越大

2）广播域

定义：广播报文能到达的整个网络范围，同一广播域内主机均可接收广播报文。

设备特性：

传统以太网（集线器/总线型）：整个网络为1个广播域
交换机：默认所有接口在VLAN1（1个广播域），划分VLAN后可创建多个广播域
路由器：每个接口为独立广播域（天然隔离广播）

典型示例：

未划分VLAN的交换网络：所有主机处于同一广播域
划分VLAN10/20后：广播仅在本VLAN内传播

3）应用案例

例题:VLAN域判断

答案：B

冲突域分析：

网桥接口：2个冲突域（左右各1）
交换机接口：2个冲突域（上下各1）
总计：4个冲突域（非选项A的2个）

广播域分析：

路由器左右接口：天然隔离形成2个广播域（选项B正确）

ARP传播限制：

广播报文不能跨越路由器（选项D错误）
Q查找R的MAC地址时，ARP报文仅限左侧广播域

易错点：

忽略路由器接口的广播域隔离特性
混淆三层交换机与普通交换机的功能差异

2. 交换机VLAN划分

1）划分方式

静态划分：基于交换机端口进行划分，将指定接口划入对应VLAN。这是最常用的划分方式。

动态划分：包含四种实现方式：

基于MAC地址划分（如将MAC地址为5489-98FC-5825的设备划入指定VLAN）
基于策略划分（可结合MAC地址、IP地址等条件）
基于网络层协议划分（如区分IPv4/IPv6）
基于网络层地址划分（按IP地址段划分）

2）跨VLAN通信

实现设备：必须通过三层设备（路由器或三层交换机）才能实现不同VLAN间的通信

典型应用：企业网络中研发部、测试部、市场部的VLAN可以跨越不同楼层部署

3. VLAN划分配置

1）静态配置

创建VLAN： [Huawei] vlan 10

退出： quit

接口配置：

进入接口模式：interface GigabitEthernet0/0/1
设置接口类型为access：port link-type access
把接口加入VLAN：port default vlan 10

2）动态配置

基于MAC地址进行VLAN划分配置命令：

创建VLAN：[Huawei] vlan 20
绑定MAC地址：mac-vlan mac-address 5489-98FC-5825

基于策略配置命令：

创建VLAN：[Huawei] vlan 20
策略配置：policy-vlan mac-address 0-1-1 ip 10.1.1.1 priority 7
注意：该配置会同时匹配MAC地址和IP地址，并设置802.1p优先级为7

4. VLAN作用

（1）流量控制：限制广播域范围，有效控制广播风暴，减小冲突域，提高带宽利用率

（2）安全增强：通过路由配置实现VLAN间通信过滤，提供流量控制和安全隔离

（3）灵活管理：突破地理限制按功能划分工作组，基于MAC划分时支持移动办公

考点提示

案例题重点：VLAN划分方式（静态/动态）是案例分析题标准答案要点
选择题考点：基于策略的VLAN划分配置曾考过选择题
记忆要点：VLAN三大作用为教材标准内容，需重点记忆

5. 802.1Q标签

1）802.1Q标签字段概述

基本结构：802.1Q标签共4字节，插入在以太网帧中源MAC地址之后、类型字段之前
核心字段：重点掌握PRI（优先级）和VID（VLAN标识符）两个字段
技术对比：相比VXLAN的24位VNI标识符（支持1600万虚拟网络），VLAN的12位VID支持规模较小
封装方式：基于UPD封装

2）PRI（优先级）

位数分配：占用3位空间，可表示0∼7共8个优先级
实际应用：当多个帧等待发送时，交换机根据优先级决定发送顺序
考试重点：优先级字段长度是高频考点（3位）

3）VID（VLAN标识符）

位数分配：占用12位空间，理论可表示2^12=4096个VLAN
特殊保留：VID0用于识别优先级，VID4095保留未用
实际可用：有效VLAN编号范围为1∼4094，共4094个可用VLAN

4）VLAN数量及默认管理VLAN

默认配置：VLAN 1是默认管理VLAN，不可删除
初始状态：所有交换机端口默认属于VLAN1
常见误区：虽然12位理论上支持4096个值，但实际可用只有4094个（需排除0和4095）

5）802.1Q标签在以太网帧中的位置

具体位置：位于源MAC地址（6字节）之后，类型/长度字段之前

字段组成：

TPID（16位）：标签协议标识符
PRI（3位）：优先级
CFI（1位）：规范格式指示器
VID（12位）：VLAN标识符

6）交换机对VLAN标签的处理

实现方式：由专用硬件自动完成添加/删除操作

性能特点：处理速度极快，几乎不引入网络延迟

处理主体：中间传输的交换机负责VLAN标签的增删操作，VLAN标记对用户透明

7）VLAN标记对用户透明

终端视角：

发送端（如PC）产生标准以太网帧
接收端（如服务器）接收标准以太网帧

传输过程：VLAN标记仅在网络设备间传递，终端设备不可见

6. 交换机端口类型

1）Access接口

功能特点：仅能传输单个VLAN的数据
典型应用：连接终端设备（PC、摄像头等）
标签处理：接入端口会剥离VLAN标签

2）Trunk接口

功能特点：可传输多个VLAN的数据
典型应用：交换机之间的互联
标签保留：会保留原始VLAN标签进行传输

3）Hybrid接口

混合特性：兼具Access和Trunk接口的功能
灵活控制：可自定义标签处理方式

4）QinQ（dot-1q)技术

技术特点：采用双层VLAN标签（外层+内层）
容量计算：支持4094×4094≈1600万个虚拟网络
应用场景：主要应用于运营商城域网环境

7. 应用案例

1）例题:生成VLAN标记协议

答案: A.IEEE 802.1q
考点: 用于生成VLAN标记的协议
解析: 题目问的是用于生成VLAN标记的协议，根据网络知识，IEEE 802.1q是用于生成VLAN标记的协议，因此选择A。

2）例题:VLAN作用描述判断

答案: C
考点: VLAN的描述
解析:
- A选项“VLAN的主要作用是隔离广播域”描述正确。
- B选项“不同VLAN间须跨三层互通”描述正确，不同VLAN间需要通过路由器等三层设备进行互通。
- C选项“VLAN ID可以使用范围为1~4095”描述错误，VLAN ID的可使用范围是1-4094，其中1是默认的管理VLAN，不能创建，也不能删除，0和4095保留，不能使用。
- D选项“VLAN1不用创建且不能删除”描述正确。
因此，不正确的选项是C。

3）例题:批量创建VLAN数量

答案: D.2和11
考点: 批量创建VLAN的命令及结果
解析:
- 命令“vlan batch 30 40”会创建VLAN 30和VLAN 40，共2个VLAN。
- 命令“vlan batch 30 to 40”会创建VLAN 30到VLAN 40，包括30和40，共11个VLAN。
因此，分别创建的VLAN数量是2和11，选择D。

4）例题:VLAN配置命令

考点: VLAN配置命令的含义

60题答案: B

配置命令: port-isolate enable
含义: 同一VLAN下二层隔离。即配置了该命令的接口，在同一VLAN下将不能二层互通。
选择: B选项“同一VLAN下二层隔离”描述正确。

61题答案: A

配置命令: port trunk allow-pass vlan 10 to 30
含义: 配置接口属于VLAN10-VLAN30，即允许这些VLAN的流量通过该接口。
选择: A选项“配置接口属于VLAN10-VLAN30”描述正确。

注意: 华为设备的串口接口默认不放行除了VLAN 1的流量，如果需要放行其他VLAN的流量，需要手动配置。

知识小结

知识点	核心内容	考试重点/易混淆点	难度系数
VLAN定义与作用	根据管理功能、组织机构或应用类型对交换局域网进行逻辑分段	VLAN隔离广播域，提升安全性和管理灵活性	⭐⭐
跨VLAN通信	必须依赖三层设备（路由器/三层交换机）	考试陷阱：默认“交换机”指二层交换机，需明确“三层交换机”	⭐⭐⭐
冲突域与广播域	- 冲突域：集线器整体为1个，交换机每接口1个<br>- 广播域：1个VLAN=1个广播域，路由器每接口隔离广播域	易混淆：交换机未划分VLAN时默认所有接口在VLAN 1（1个广播域）	⭐⭐⭐⭐
VLAN划分方式	- 静态：基于接口<br>- 动态：基于MAC/策略/协议/IP段	案例题高频考点：动态划分的4种方法需记忆	⭐⭐⭐
802.1Q标签	4字节插入以太网帧，含3位优先级+12位VLAN ID（可用1-4094）	必考细节：标签位置（源MAC后）、VLAN 1不可删除	⭐⭐⭐⭐
交换机端口类型	- Access：单VLAN（接终端）<br>- Trunk：多VLAN（交换机互联）<br>- Hybrid/QinQ（特殊场景）	易错点：华为Trunk口需手动放行VLAN	⭐⭐⭐
VLAN数量限制	标准VLAN：4094个（1-4094）<br>扩展对比：VXLAN的VNI为24位（约1600万）	选择题高频：VLAN 0和4095保留	⭐⭐
端口隔离	同VLAN下接口二层隔离（需代理ARP实现通信）	配置题考点：port-isolate enable命令作用	⭐⭐⭐