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VLAN边缘交换机（VLAN Edge Switches）
wilton_gao 发表于 2008/9/16 11:51:45 1996 查看 1 回复 [上一主题] [下一主题]
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显性VLAN标志（Explicit VLAN Tagging）
自70年代中期以来，以太网已广泛使用。其最大帧长度（不包括前同步字段）总是1518个字节。对于工业自动化应用，这个帧的长度是相当大的，因为大多数携带I/O信息的报文比较短。但是，在经历这些年后，看起来1518个字节似乎仍然不够。为了定义一个普遍能接受的VLAN标志，IEEE 802.1Q委员会决定需增加4个字节，要考虑到站点和中继器能否处理超长帧的问题和这个新标准需求对IEEE 802.3进行修订。至此，我们以前有关帧的最大长度的说法已不再正确，当增加VLAN标志后，帧的最大长度应是1522个字节而不是1518个字节。
图3： 802.1Q VLAN标准，插入一个4字节的标志到标准以太网帧内。
IEEE 802.1Q VLAN标志方案称为显性VLAN方案，这与VLAN标志隐含于帧内容是不同的，显性VLAN标志是添加到帧的。4个字节的标志紧接在源地址字段之后和在类型/长度（Type/Length）字段之前（参阅图3）。首先的2个字节称为Tag Protocol Identifier（标志协议标识符），其功能和类型/长度字段很相似。这2个字节的内容为0×1800，它可以被识别为一个VLAN标志，其后的2个字节是Tag Control Information（标志控制信息）。由于帧长度的增加，需要重新计算帧校验序列（FCS），其余的以太网帧则保持不变。除以上变动外，可增加或删去一个VLAN标志而不影响报文的内容和实质，2字节的标志控制信息包括用于IEEE 802.1P优先级的高低（对VLAN来说，没有什么意义）的3个位，称为Canonical Format Indicator（CFI，规则格式指示符）的1个位和用于标识VLAN的12个位，由于使用12位的标识符，因此可允许直到4096个VLAN。所有位均为“1”是保留的，所有位为“0”则指示不存在VLAN关联，其含义是标志只用于指示优先级的高低。除此之外，所有其它的校识符可用来指示一个特定的VLAN以及802.1P报文优先级的高低。
CFI用于指示帧内的位排列次序，这是与非以太网LAN通信时所面临的问题。由于我们只对以太网LAN感兴趣，因此将CFI位设定为“0”。
VLAN-unaware终点站和交换机（VLAN-unaware End Station and Switches）因为802.1Q是在发表以太网以后20多年以后才问世的，在这以前，已有相当多的VLAN-unaware设备运行于现场。虽然一个终端站可能会接收到加长的以太帧，但软件驱动器是否会“阻塞，Choke”接收到的一个0×8100以太网协议的标识符，因为它过去从未遇到过？对终端站来说，最好的实施方法是它不会见到VLAN标志，除非它经过改进后能这样做。可以肯定现场已安装的大量传统装置，其终端站是VLAN-unaware，一个VLAN-aware终端站是它能接收和使用802.1Q VLAN标志。因此可将这个终端站称为tag-aware。然而，对交换机来说并不总是对的，一个VLAN-aware交换机能建立起VLAN-port关联，但未必能理解802.1Q标志，Port VLAN交换机就是一个很好的例子，tag-aware交换机不但能理解802.1Q标志，也能建立起VLAN-port关联。
VLAN边缘交换机（VLAN Edge Switches）
如在VLAN-aware交换机上的一个端口接收到一个由VLAN-aware站启动的发送，它只是简单地读取VLAN分配的值，并将帧原封不动地转发给其筛选数据库中有关该特定VLAN分配的那些端口。然而，如果接收到的一个发送来自VLAN-unaware站，则tag-aware交换机必须添加一个VLAN标志到接收的帧，这个标志应等同于原先为这个接收的帧而建立的VLAN关联，该关联基于以前所描述的MAC地址，协议ID或端口位置。
不论应用于VLAN的关联规则是什么，用于该VLAN的标识符必须和用于VLAN标志的标识符相同，新的帧（添加VLAN标志后的帧）转发到输出端口或转发到交换机筛选数据库中的端口。
为了限制将VLAN传送到VLAN-unaware终端站，tag-aware交换机应具有在输出端口删除VLAN标志的能力，一个边缘交换机就有这种功能。边缘交换机驻留于VLAN-aware和VLAN-unaware域的分界。一个边缘交换机能从一个VLAN-aware站读取一个VLAN标志或从一个VLAN-unaware站添加VLAN标志到一个帧以及采用适当的转发操作。在边缘交换机将帧转发到其输出端口之一时，它观察其自身的表格以确定是否驻留VLAN标志或除去VLAN标志。如报文发送到VLAN-unaware站，则必须剥离VLAN标志，如报文发送到核心VLAN交换机，则必须保留VLAN标志。
VLAN核心交换机（VLAN Core Switches）
核心交换机理解VLAN标志，它驻留在VLAN的主干，通常只连接到边缘交换机，因此它的转发规则更为简单和可以更快地实现。所有进入的帧具有VLAN标志，所有离开边界的帧则保持这些标志，筛选数据表只包括4094个可能的VLAN和输出端口分配，不需要知道源地址。实际上，可以将边缘交换机配置为核心交换机。为了避免导致混淆，因此在一个设备中不能有两种类型的VLAN-aware交换机。对此，限制只使用边缘交换机是一个答案。即使根据802.1Q标准，允许有4094个VLAN，但不是所有的交换机能同时支持如此众多的VLAN