华为设备的交换机接口类型介绍及配置

Posted 2021-03-25

一、什么是vlan？

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vlan就是虚拟局域网，是在二层交换机上将一个物理的LAN在逻辑上划分成多个广播域（多个vlan）的通信技术。同一个vlan内的主机可以直接通信，而不同vlan之间进行通行的话，则需要依赖三层网络设备（三层交换机、路由器等）。
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vlan具有灵活性和可扩展性等特点，使用vlan技术有以下好处：
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1. 控制广播，每个vlan都是独立的广播域，这样就减少了广播对网络带宽的占用，提高了网络传输效率，并且一个vlan出现了广播风暴不会影响其他vlan。
2. 增强网络安全性，由于只能在同一vlan内的端口之间交换数据，不同vlan的端口之间不能直接访问，因此vlan可以限制不同部门之间的通信。从而提高了部门之间的安全性。
3. 简化网络管理，对于交换式以太网，如果对某些用户重新进行网段分配，需要网络管理员对网络系统的物理结构重新进行调整，甚至需要追加网络设备，这样会增大网络管理的工作量，而对于采用vlan技术的网络来说，一个vlan可以根据部门职能，对象组或应用将不同地理位置的用户划分为一个逻辑网段，在不改动网络物理连接的情况下，可以任意地改变网段。

vlan分为动态vlan和静态vlan两种：
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1、静态vlan：也称为基于端口的vlan，是目前最常见的vlan实现方式。静态vlan就是指明交换机的某个端口属于哪个vlan，需要手动配置，当主机连接到交换机端口上，主机就被分配到了对应vlan中。
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2、动态vlan：动态vlan的实现方法很多，目前最普遍的实现方法是基于MAC地址的动态vlan。基于MAC地址的动态vlan，是根据主机的MAC地址自动将其指派到指定的vlan中，这种方式的vlan划分，最大的优点是，当用户物理位置移动时， 即从一个交换机移动到其他交换机时，所对应的vlan不会变，这种方法的缺点是初始化时所有的用户都必须进行配置，如果用户多的话，这种配置方法非常不方便，所以这种划分方法不适用于大型局域网。
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vlan的范围参照：

Cisco和华为的交换机设备所支持的vlan范围（vlan ID）是一样的，下面是具体的vlan范围作用：

交换机所有的接口默认都属于vlan 1，我们正常创建vlan时，使用的vlan ID取值范围在2~1001之间，这些ID号足够我们使用了。
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关于vlan的介绍就不多叙述了，在vlan中还有一个概念，就是vlan标签，这里不解释了，可以理解为，交换机为了区分某一个数据帧属于哪个vlan而给数据帧本身打了一个标识，用于区分不同vlan的数据帧。
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二、华为交换机的三种接口模式。
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华为交换机的接口模式有三种：Access、Trunk和Hybrid。其中，Access、Trunk接口模式和Cisco交换机的接口模式一样，Hybrid接口是华为设备特有的接口模式，Hybrid接口和Trunk接口的相同之处是都可以允许多个vlan的流量通过并打标签，不同之处在于Hybrid接口可以允许多个vlan的报文发送时不打vlan标签。
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华为交换机的三种接口模式功能介绍如下：

• Access接口模式：Access接口必须加入某一vlan（这也是默认所有接口都属于vlan1的原因），对交换机而言，该接口只能允许一个vlan流量通行，且不打vlan标签，用于连接PC、服务器、路由器（非单臂路由）等设备。
• Trunk接口模式：该接口默认允许所有vlan通行（用于承载多个vlan通行），且对每个vlan通过打不同标识加以区分，主要用于连接交换机等设备。
• Hybrid接口模式：华为交换机接口默认为Hybrid模式（Cisco交换机默认为Access模式），既可以实现Access接口的功能，也可以实现Trunk接口的功能，可以在没有三层网络设备（路由器、三层交换机）的情况下实现跨vlan通信和访问控制（当然了，也有局限性，就是各个vlan中的IP地址都属于同一网段，否则，仍然需要通过三层网络设备来进行通信，）。相对于Access接口和Trunk接口具有更高的灵活性与可控性。

关于Access和Trunk接口模式是在Cisco设备中就有的概念，其作用于特性完全和华为设备一致，所以关于这两个接口模式就不说了，下面写一下Hybrid接口的作用。
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Hybrid接口的作用体现为可以实现流量隔离与互通：
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• 流量隔离：Hybrid接口本身拥有强大的访问控制能力，通过对接口的配置可以隔离来自于同一个vlan的流量，也可以隔离来自于不同vlan的流量。
• 流量互通：Hybrid接口可以使不同的vlan之间在二层实现通行。Cisco交换机设备需要借助三层网络设备才可以实现不同vlan之间的通信，总的来说，二层的解决方案永远比三层的解决方案要好，因为二层的效率要高于三层。所涉及的网络层次越高，效率越低。

hybrid接口的工作原理。
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Hybrid接口能够灵活地控制一个接口上数据帧vlan标签的添加和移除。例如，在接口对端的设备是交换机的情况下，可以配置接口允许某一些vlan的数据帧携带vlan标签通过该接口，而另外一些vlan则不携带vlan标签发出。在接口对端是终端主机的情况下，可以配置发送到这些接口的数据帧不携带任何vlan标签。
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Hybrid接口的工作原理涉及接口的三个属性，分别是untag列表、tag列表及PVID（port-base VLAN ID，基于端口的vlan ID）。
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Hybrid接口的三个属性介绍：

• untag列表：只在接口发送数据帧时起作用，如果需要发送的数据的vlan标签在接口的untag列表中，那么将去除标签发送数据。
• tag列表：作用于接收被标记的数据帧和发送数据帧。其作用类似于一个允许的vlan标识列表，当接口收到带有vlan标签的数据帧时，该接口的tag列表相当于vlan的允许列表，不在列表中的数据帧将被丢弃；当接口发送数据帧时，数据的vlan标签在接口的tag列表中，将保持标签发送数据帧，否则丢弃数据帧。
• PVID：接口的默认PVID为vlan 1，PVID只在接收没有标记帧时起作用，PVID用于在接收未标记数据帧时给数据帧打上当前的PVID标识（有没有觉得就是Cisco交换机把某个Access接口加入某个vlan后的特性？嗯，很相似，甚至就是这样，不同的是，Cisco交换机的Access接口给接收的数据帧打标签时，只能用于连接的是终端设备，而不能是交换机设备，而华为的交换机就不一样了，它可以给任何设备发送的数据帧进行打标签，包括交换机、路由器、终端设备等）。
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  从上面的三个接口属性可以看到，从功能特性上说，Hybrid接口中的untag列表和PVID列表，用于实现Access接口的特性，而tag列表用于实现Trunk特性，但又不局限于此，因为Hybrid接口相比于Access接口和Trunk接口可以更加灵活（同样原理上也不是太容易理解，我更觉得就Cisco设备的那两种接口类型就挺好，哈哈），适用于各种场景。
  1、根据PVID封装802.1Q。
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  在网络通过vlan隔离的情况下，可以将流量分为两种类型，一种是标记流量（已经打过vlan标签了，交换机可以识别该数据帧属于哪个vlan）；一种是未标记流量，也就是原始的数据帧（终端设备发送或接受的数据帧就是原始数据帧）。当交换机接收到一个标记流量时，将通过其802.1Q（）标签来识别其vlan ID，但是当交换机接收到一个未标记流量时，将根据接口PVID对该流量进行802.1Q封装，在华为设备中，每种类型的接口都有默认的PVID，如下所示：
  
  任何进入交换机的流量都应该被标记，如果进入交换机的流量携带vlan标签，那么它本身是可以标识vlan信息的，如果进入交换机的流量未被标记（如终端设备发送到交换机的流量），将通过接口的PVID进行标记，而标记的目的则是为后续的转发做准备。Hybrid接口的PVID值默认是vlan 1，意味着所有接口默认都属于vlan1。
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  2、根据untag列表和tag列表进行转发

  交换机的Hybrid接口基于untag列表和tag列表接收或发送数据，其工作原理如下：
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  • 每个Hybrid接口都有一个默认的untag列表，其中包含一个或多个vlan编号，默认值为vlan 1。
  • 每个Hybrid接口都有一个tag列表，默认值为空，也可以设置包含一个或多个vlan编号。
  • Hybrid接口收到数据帧后，首先检查该数据帧是否携带标签，如果携带标签，则检查本接口的tag列表，若tag列表中存在数据帧封装的vlan ID，则接受，否则丢弃；如果不携带标签，那么根据Hybrid接口的PVID进行标记。
  • Hybrid接口发送数据帧之前，检查本接口的untag和tag列表，若数据帧封装的vlan ID存在untag列表中，则去掉802.1Q封装发送原始数据帧；若存在于tag列表中，则保留802.1Q封装并发送带标签的数据帧；若两个列表中都没有数据帧的vlan ID，则不发送该数据帧。
  • 上述原理比较抽象，总的来说就是：
  • 数据包到达一个接口，若携带了vlan标签（一般出现在交换机与交换机互联的接口上），就只检查tag列表，tag列表中有这个vlan ID，那么就接收这个数据包，反之丢弃。可以理解为tag列表就是一个白名单，在白名单上的vlan ID都允许通过，不在白名单上，就不允许通过；如果没有携带vlan标签，这样就好办了，交换机给该数据包打上该接口本身的PVID，就OK了。
  • 数据包要从某个接口发送出去的话，那么需要检查本接口的untag和tag这两个列表。若数据包的vlan ID存在untag列表中，就给该数据去掉vlan ID，使其变成原始以太网数据帧（一般用于连接终端设备或路由器（单臂路由除外）时，相应的vlan ID会出现在untag列表，去掉vlan ID发送给终端设备或路由器，因为终端设备或路由器（单臂路由除外）不能识别vlan ID）。若存在tag列表，则直接放行，保留数据原有的vlan ID。

从上面可以得出结论，接口收到数据包后的处理方式，和Hybrid接口的tag列表、PVID这两个属性有关；接口发送数据包时的处理方式，与Hybrid接口的untag列表和tag列表有关。
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上个图，来更直观的看一下Hybrid接口收发数据帧时的处理流程吧！

Hybrid接口和Trunk接口都可以给多个vlan打标签，也可以传输多个vlan的流量；但是Hybrid接口可以允许多个不同vlan的报文发送时不打标签（把相应的vlan ID添加到untag列表中即可实现咯），而Trunk接口只允许默认vlan 的报文发送时不打标签。

三种类型的接口可以共同存在一台交换机上，但Trunk接口不能直接切换为Hybrid接口，只能先设为Access接口，再设置为Hybrid接口（Hybrid接口可以直接设置为Trunk接口，不管如何切换，都有一些限制，如Trunk接口切换至Access接口时，需要删除或更改一些接口配置，才可以更换为Access接口，牵扯原理比较多，举个栗子，华为交换机设置为Trunk接口时，需要手动允许所有vlan流量通过，才可以正常工作，否则默认只允许vlan1的流量通过Trunk接口，这样Trunk接口便没有存在的意义了，而Access只允许一个vlan的流量通过，所以，若想从Trunk改为Access，必须先更改原有的“允许所有vlan通过”相关的配置）。
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啰嗦了这么多，举个栗子来配置一下吧，将理论应用到实际，才可以更好使用该技术。
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环境如下（只是单纯的为了举栗子，不以生产环境来说）：

需要实现如下需求：

生产部客户端和销售部客户端可以相互访问，而且只能访问服务器1。
财务部客户端不能和任何部门通信，只能访问服务器2。

配置如下：
1、自行配置各个PC及服务器的IP地址，无须配置网关，因为各个vlan的IP地址处于同一网段。
2、配置交换机S1：

<S1>un ter mo            <!--关闭日志提示消息-->
<S1>sys           <!--进入系统视图-->
[S1]vlan ba 2 3 10           <!--创建相应vlan，vlan 1默认存在，不用创建-->
[S1]in g0/0/1           <!--进入该接口-->
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type hybrid           
<!--
         配置接口模式为Hybrid，默认就是这个模式，
这里只是为了将命令写下来，在以后的配置中将省略该步骤
                              -->
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid pvid vlan 1           
<!--同上，默认所有接口的PVID为vlan 1，也是为了展示命令-->
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid untagged vlan 1 to 2   <!--将vlan 1-2加入untag列表-->
[S1-GigabitEthernet0/0/1]in g0/0/2            <!--进入该接口-->
[S1-GigabitEthernet0/0/2]port hybrid untagged vlan 1 to 2  <!--将vlan 1-2加入untag列表-->
[S1-GigabitEthernet0/0/2]in g0/0/3           <!--进入该接口-->
[S1-GigabitEthernet0/0/3]port hybrid pvid vlan 10           <!--设置接口PVID为vlan 10-->
[S1-GigabitEthernet0/0/3]port hybrid untagged vlan 3 10  <!--将vlan 3和vlan 10加入untag列表-->
[S1-GigabitEthernet0/0/3]in g0/0/4            <!--进入该接口-->
[S1-GigabitEthernet0/0/4]port hybrid untagged vlan 1 to 2    <!--将vlan 1-2加入untag列表-->
[S1-GigabitEthernet0/0/4]port hybrid tagged vlan 3 10           <!--将vlan 3 10加入tag列表-->

2、配置交换机S2（所有配置命令字在S1的配置过程中都将注释写了下来）：

<S2>un ter mo
[S2]vlan ba 2 3 10
[S2]in g0/0/1            
[S2-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid untagged vlan 1 to 2
[S2-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid tagged vlan 3 10
[S2-GigabitEthernet0/0/1]in g0/0/2           
[S2-GigabitEthernet0/0/2]port hybrid pvid vlan 2
[S2-GigabitEthernet0/0/2]port hybrid untagged vlan 1 to 2
[S2-GigabitEthernet0/0/2]in g0/0/3            
[S2-GigabitEthernet0/0/3]port hybrid pvid vlan 3
[S2-GigabitEthernet0/0/3]port hybrid untagged vlan 3 10
[S2-GigabitEthernet0/0/3]quit

3、至此，已经配置完成了，需要实现的需求已经实现了，再提示一下，这种方式仅限于各个vlan中的IP地址在同一网段上，若不属于同一网段，那么不同vlan之间的通信还需经过三层设备。

4、那么，现在若想要生产部和财务部可以通信呢？可以配置如下：

[S1]in g0/0/1
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid untagged vlan 10
[S1-GigabitEthernet0/0/1]in g0/0/3
[S1-GigabitEthernet0/0/3]port hybrid untagged vlan 1

经过上面的简单配置，就又实现了生产部和财务部的通信，但也仅仅是实现了这两个部门的通信，销售部和生产部都处于vlan 1，但销售部和财务部依然无法通信，仍需设置相应接口。
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其实，在上述需求中还有另一种比较简单，又不难理解的配置方法，我将思路说一下，有兴趣的话，自行配置试试吧，我通过这种方法实现过，就是把S1的G0/0/4接口和S2的G0/0/1接口都设置为Trunk接口模式，并且允许所有vlan流量通过，然后在需要通信的接口中设置为Hybrid接口模式，并且将需要通信的双方vlan ID加入到untag列表中，就可以通信了，比如，财务部需要和服务器1通信，它们分别属于vlan 10和vlan 2，那么，将交换机互联的接口设置为Trunk接口模式并且允许所有vlan流量通过后，在S1交换机连接财务部客户端的接口中，设置为Hybrid接口模式，并将vlan 10 和vlan 2添加到untag列表中，在S2交换机连接服务器1的接口中，将vlan 10 和vlan 2添加到untag列表中，即可实现这两个处于不同vlan中的终端设备进行通信，整个通信过程与tag列表无关（注意设置相应接口的PVID标签，以便将终端设备加入相应的vlan中）。