[转帖][讨论]VLAN的tag

lucas_123

交换机对VLAN的tag处理
所有能感知VLAN的交换机，报文在交换机内部转发过程中都是带Tag的。在交给交换芯片处理之前，或者交换芯片交给端口时会根据端口的设置添加或去掉Tag。
如果没有进行配置，默认所有的端口都处于Access模式，并且以Untag属于VLAN 1的。一般来说，对端口来说与VLAN相关的有三个属性，PVID、Tag Vlan、Untag Vlan。PVID有且只有一个，Tag Vlan和Untag Vlan可能有一个，多个，也可以没有，但两个至少其中一个有一个。PVID的作用是：如果此端口收到一个Untag的报文，则交换机会根据PVID的值给此报文打上等于PVID的Tag，然后交给交换芯片处理；如果交换芯片要将一个报文从此端口发送，发现此报文的Tag值与PVID相同，则会将Tag去掉，然后从此端口发送出去。Tag Vlan和Untag Vlan主要是用于报文发送的处理，如果交换芯片要将报文从此端口发送，发现报文的Tag在此端口的Tag Vlan中，且不等于PVID，则此报文将以Tag的形式发送出去，如果在Untag Vlan中，则以Untag形式发出去。如果报文的Tag既不在Tag Vlan中，也不在Untag Vlan中，则只有一种可能，交换芯片出毛病了：）。这就是交换机处理Vlan Tag的基本原则了。可以如图所示，即Tag处理只在交换芯片的进、出时刻。

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这里做了简化，假设一个报文从Port1入，从Port2出，期间可能经过的环节如上所示的1－5。
报文的Tag处理主要在1、5
环节1：如果报文的是Untag的，则报文被加上Port1的PVID的tag，然后送给2层转发引擎L2。如果报文的Tag不是Port1所属的VLAN，则报文丢弃。
环节5：如果报文此时的Tag等于Port2的PVID，则报文去Tag，变为Untag的，如果报文的Tag在端口的Untag列表里，报文去掉Tag，变为Untag。如果报文的Tag不是Port2的PVID，但在端口的Tag列表里，报文Tag不变。

对于任意端口来说，只能是三种类型的一种：Access，Trunk，Multi。
如果是Access，端口只能属于特定VLAN，只能有一个Untag的VLAN，且其等于PVID，没有Tag的VLAN。因此Access端口只能接收Untag的报文或所属的VLAN，即等于PVID的VLAN。出去的报文都是Untag的。
如果是Trunk端口，端口只能有一个Untag的VLAN，且其等于PVID，有多个Tag的VLAN。端口可以接收在所有允许的VLAN和Untag的报文，如果是Untag的报文，则在PVID所在的VLAN转发。报文发送时，按上述规则转发，即可能是Tag的，也可能是Untag的。
Multi端口是一种特殊的端口，任何VLAN可能属于此端口的Untag的，也可以属于Tag的。PVID可能等于Tag VLAN中的一个，也可能属于Untag VLAN中的一个。因此这里就有矛盾的是，如果PVID是Tag VLAN中的一个，转发时仍按PVID来处理，也就是上述的规则，先进行报文的Tag与PVID的比较，只要相等就给Untag。

        实际使用Multi端口，组网会出问题的，限制也比较多，这一两句也说不清，不过按上述转发规则，自己可以考虑一些有问题的应用。
        一般来说，如果交换机有一个端口已经起了Trunk，则不能再启动Multi了。

可以再简要分析几种转发情况。
如果报文从Port1入，如果报文是Untag的，或者报文的Tag是Port1所属的VLAN，则报文是合法的。如果报文的MAC地址不等于端口的VLAN的MAC地址，则进行二层转发。如果L2引擎查找到目的MAC的表项，则按端口转发，否则在VLAN内广播。
                如果报文的MAC地址等于端口的VLAN的MAC地址，且此VLAN的三层接口是UP的，则会进行三层转发。报文通过环节3到三层转发引擎，如果三层转发引擎匹配到了目的IP，则硬件直接转发，从环节5出，此时Tag已经变成出接口VLAN的Tag，然后在按照端口转发原则进行转发。因此，三层报文如果从Trunk端口出，可能是Tag的，也可能是Untag的，如果是Untag的，那肯定是报文出接口的PVID所对应的VLAN。
                这里还有一个细节是交换机如何对协议报文的处理，最频繁的应该是ARP的请求报文，其余还有一些路由协议或其他协议报文。ARP报文的目的MAC是广播的，不等于VLAN的目的MAC，因此会将此报文在VLAN内广播，对所有VLAN来说，CPU也是其的一个端口。因此CPU是可以收到其他主机或网络设备对其IP的ARP请求，正确处理之后，其他主机或网络设备以后就可以使用此MAC进行三层通信了。