浅谈以太网交换机802. 1Q 数据帧转发流程的研究

　1 802. 1Q 数据帧转发简介

　　802. 1Q 标签头的4 个字节是新增加的，因此在实际进行数据转发时，一般的网卡和原来老式的交换机和HUB 并不支持802. 1Q，因此这些设备发送出来的数据包的以太网帧头不包含这4 个字节，同时也无法识别这4 个字节。因此，对于支持802. 1Q 交换机来说，如果某个端口上所连接的设备也都能够识别和发送这种带802. 1Q 标签头的数据包文，那么我们将这种端口称为Tag 端口; 相反，如果该端口所连接的设备不能够识别和发送这种带802. 1Q 标签头的数据包文，那么我们将这种端口称为Access 端口; 就目前的应用来看，如果是下连用户或老式的交换机和HUB 的，这些端口都属于Access 端口。而具体的数据转发通常遵循下述流程:

　　1) PC2 发送一个数据包给PC3。

　　2) 数据包到达交换机L2_1 的端口F0 /2 后，由于PC2 的网卡是不支持802. 1q 协议的，因此这个数据包是一个无标签头的包，所以L2_1 会给该数据包添加一个VLAN ID。

　　3) 根据目的MAC 地址和VLAN ID，交换机会查询数据库，从而判断该数据包需要发送到gi0 /1 端口，同时还会将数据包发送给端口F0 /1。

　　4) L3 在收到此数据包后，根据VLAN ID 和目的MAC 地址，在它的数据库中查找路由，知道该数据包需要发送到端口gi1 /2。于是将该数据包发送出去; 该数据包保留标签头。

　　5) L2_2 在收到此数据包后，根据VLAN ID 和目的MAC 地址，在它的数据库中查询数据库，知道要将数据包发送给端口F0 /1，于是就将数据包发送出去。

　　2 案例分析

　　2. 1 实例背景描述

　　某企业有2 个主要部门: 销售部和技术部，其中销售部门的个人计算机系统分散连接在2 台交换机上，他们之间需要相互进行通信，销售部和技术部也需要进行相互通讯，现要在以太网交换机利用802. 1Q 数据帧转发的技术上做适当配置来实现这一目标。通过分析，我们拟采用VLAN/802. 1Q - VLAN 间通信的方式实现该企业中2 个部门的内部通讯和部门之间的通讯。

　　2. 2 组网设备选型

　　根据系统应实现的功能，在实际构建中需要采用2 台PC机和2 台以太网交换机。在具体交换机型号的选择中，我们采用H3C 公司生产的S2126 以太网交换机和锐捷网络的S3550以太网交换机。

　　2. 3 系统网络拓扑

　　为确保该系统建立的可靠性，我们根据设计需求，进行系统网络拓扑的设计，具体来说，该系统的网络拓扑中有3 台PC，分别以PC0、PC1 和PC2 表示，PC1 与PC2 和PC3 之间拟采用S2126 和S3550 以太网交换机进行数据通信，在实际网络IP设置的时候，需要根据实际需求将网络IP 的地址设置成如上图所示的范围，同时根据上图进行网线的布置和交换机之间的连接，整个网络拓扑结构较为清晰。

　　2. 4 配置步骤

　　第一，按照试验拓扑图完成物理连接。正确设置计算机的IP 地址; 第二，在交换机SwitchA 上创建VLAN10，并将0 /2 端口划分到VLAN 10 中; 第三，在交换机SwitchA 上创建VLAN20 ，并将0 /3 端口划分到VLAN20 中; 第四，在交换机SwitchA上将与SwitchB 相连的端口定义为tag vlan 模式; 第五，在交换机SwitchB 上创建VLAN 10 ，并将0 /1 端口划分到VLAN10中; 第六，在交换机SwitchB 上将与SwitchA 相连的端口( 假设为0 /2 端口) 定义为tag vlan 模式; 第七，设置三层交换机VLAN 间通讯。该部分的代码如下:

　　switchA( config) #int vlan 10 ! 创建虚拟接口vlan 10

　　switchA( config - if) #ip address 192. 168. 10. 254 255. 255.255.0

　　switchA( config - if) #no sh

　　2. 5 测试结果

　　上述配置完成后，将PC0 和PC1 的默认网关设置为192.168. 10. 254，ip 地址为192. 168. 10. 1，将PC2 的默认网关设置为192. 168. 20. 254，192. 168. 20. 3. 测试的结果为: 不同VLAN内的主机可以互相PING 通，因此，上述设置达到了预期的数据帧转发通信效果。

　　3 结语

　　IEEE 802. 1Q 标准提供了对VLAN 明确的定义及在交换式网络的应用。该标准的发布，确保了不同厂商提供的产品间的互操作能力，并在业界获得了广泛的推广。它成为VLAN发展史上的里程碑。IEEE 802. 1Q 的出现打破了VLAN 依赖单一厂商的僵局，从而推动了VLAN 的迅速发展。相信随着网络传输技术的不断发展，会有更多的数据传输手段不断涌现出来。