以太網是一種基于CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect，載波偵聽多路訪問/沖突檢測）的共享通訊介質的數(shù)據網絡通訊技術，當主機數(shù)目較多時會導致沖突嚴重、廣播泛濫、性能顯著下降甚至使網絡不可用等問題。通過交換機實現(xiàn)LAN互聯(lián)雖然可以解決沖突（Collision）嚴重的問題，但仍然不能隔離廣播報文。在這種情況下出現(xiàn)了VLAN（Virtual Local Area Network）技術，這種技術可以把一個LAN劃分成多個邏輯的LAN——VLAN，每個VLAN是一個廣播域，VLAN內的主機間通信就和在一個LAN內一樣，而VLAN間則不能直接互通，這樣，廣播報文被限制在一個VLAN內。同一個VLAN內的主機通過傳統(tǒng)的以太網通信方式進行報文的交互，而不同VLAN內的主機之間則需要通過路由器或三層交換機等網絡層設備進行通信。如圖所示。

VLAN的優(yōu)點如下：

1) 提高網絡性能。將廣播包限制在VLAN內，從而有效控制網絡的廣播風暴，節(jié)省了網絡帶寬，從而提高網絡處理能力。

2) 增強網絡安全。不同VLAN的設備不能互相訪問，不同VLAN的主機不能直接通信，需要通過路由器或三層交換機等網絡層設備對報文進行三層轉發(fā)。

3) 簡化網絡管理。同一個虛擬工作組的主機不會局限在某個物理范圍內，簡化了網絡的管理，方便了不同區(qū)域的人建立工作組。

VLAN的劃分不受物理位置的限制，不在同一物理位置范圍的主機可以屬于同一個VLAN；一個VLAN包含的用戶可以連接在同一個交換機上，也可以跨越交換機。本交換機支持的VLAN劃分方式包括802.1Q VLAN、MAC VLAN和協(xié)議VLAN三種。MAC VLAN和協(xié)議VLAN僅對untag數(shù)據包和優(yōu)先級tag數(shù)據包生效，當一個數(shù)據包同時滿足802.1Q VLAN、MAC VLAN和協(xié)議VLAN時，交換機將按照MAC VLAN、協(xié)議VLAN、PVID的順序來處理數(shù)據包，在相應VLAN中轉發(fā)數(shù)據包。

802.1Q VLAN

由于普通交換機工作在OSI模型的數(shù)據鏈路層，若要交換機能夠識別不同VLAN的數(shù)據包，只能對數(shù)據包的數(shù)據鏈路層封裝進行VLAN識別。因此，VLAN識別字段被添加到數(shù)據鏈路層封裝中。

IEEE 802.1Q協(xié)議為了標準化VLAN實現(xiàn)方案，對帶有VLAN標識的數(shù)據包結構進行了統(tǒng)一規(guī)定。協(xié)議規(guī)定在目的MAC地址和源MAC地址之后封裝4個字節(jié)的VLAN Tag，用以標識VLAN的相關信息，如圖所示。VLAN Tag包含四個字段，分別是TPID（Tag Protocol Identifier，標簽協(xié)議標識符）、Priority、CFI（Canonical Format Indicator，標準格式指示位）和VLAN ID。

1) TPID：用來表示本數(shù)據幀是帶有VLAN Tag的數(shù)據。該字段長度為16bit。協(xié)議規(guī)定的缺省取值為0x8100。

2) Priority：用來表示數(shù)據包的傳輸優(yōu)先級。

3) CFI：以太網交換機中，CFI總被設置為0。由于兼容特性，CFI常用于以太網類網絡和令牌環(huán)類網絡之間，如果在以太網端口接收的幀CFI設置為1，表示該幀不進行轉發(fā)，這是因為以太網端口是一個無標簽端口。

4) VLAN ID：用來標識該報文所屬VLAN的編號。該字段長度為12bit，取值范圍為0~4095。由于0和4095通常不使用，所以VLAN ID的取值范圍一般為1~4094。VLAN ID簡稱VID。

交換機利用VLAN ID來識別報文所屬的VLAN，當接收到的數(shù)據包不攜帶VLAN Tag時，交換機會為該數(shù)據包封裝帶有接收端口缺省VLAN ID的VLAN Tag，將數(shù)據包在接收端口的缺省VLAN中進行傳輸。

MAC VLAN

MAC VLAN是VLAN的另一種劃分方法，根據每個主機的MAC地址來劃分VLAN，即對每個主機的MAC地址均劃分到VLAN中。MAC VLAN的優(yōu)點在于，將MAC地址與VLAN綁定后，該MAC地址對應的設備可以隨意切換端口，只要連接到相應VLAN的成員端口即可，而不必改變VLAN成員的配置。

MAC VLAN中數(shù)據包處理有如下特點：

1. 當端口收到UNTAG數(shù)據包時，首先查看是否創(chuàng)建配置相應的MAC VLAN，若已創(chuàng)建MAC VLAN，則給數(shù)據包插入MAC VLAN的TAG；若沒有相應的MAC VLAN，則根據接收端口的PVID值給數(shù)據包插入TAG，并將數(shù)據包在相應的VLAN中轉發(fā)。
2. 當端口收到TAG數(shù)據包時，交換機按照802.1Q VLAN的方式處理該幀。如果接收端口允許該VLAN的數(shù)據包通過，則正常轉發(fā)；如果不允許，則丟棄該數(shù)據包。
3. 將某個主機的MAC劃分到802.1Q VLAN中后，為了保證該主機能夠在此VLAN內正常通信，請將其接入端口設置成相應的802.1Q VLAN成員。詳情請查看。

協(xié)議 VLAN

協(xié)議VLAN是按照網絡層協(xié)議來劃分VLAN，可分為IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN網絡。這種按網絡層協(xié)議來組成的VLAN，可使廣播域跨越多個交換機，同時用戶在網絡內部可以自由移動且無須改變其VLAN成員身份。對于希望針對具體應用和服務來管理用戶的網絡管理員，可通過劃分協(xié)議VLAN來進行管理。

本交換機可針對常見的協(xié)議類型劃分VLAN，常用協(xié)議類型值見下表。請根據實際需要創(chuàng)建協(xié)議VLAN。

協(xié)議VLAN中數(shù)據包處理有如下特點：

1.當端口收到UNTAG數(shù)據包時，首先查看是否創(chuàng)建配置相應的協(xié)議VLAN，若已創(chuàng)建協(xié)議VLAN，則給數(shù)據包插入協(xié)議VLAN的TAG；若沒有相應的協(xié)議VLAN，則根據接收端口的PVID值給數(shù)據包插入TAG，并將數(shù)據包在相應的VLAN中轉發(fā)。

2.當端口收到TAG數(shù)據包時，交換機按照802.1Q VLAN的方式處理該幀。如果接收端口屬于攜帶該VLAN TAG的數(shù)據包通過，則正常轉發(fā)；如果不屬于，則丟棄該數(shù)據包。

3.劃分了協(xié)議VLAN后，為了保證數(shù)據的正常傳輸，請將協(xié)議VLAN的使能端口設置為相應802.1Q VLAN成員。詳情請查看表 端口類型與VLAN數(shù)據處理關系。