802.1Q-VLAN技术简介

1.1
网桥的基本功能包括：帧的转发和过滤，维护做出转发、过滤决定的信息，对于网桥的管理。在网桥中有一个过滤数据库，里面存放网桥做出转发决定的所有信息，它是网桥的核心。过滤数据库有三种结构：SVL，IVL，SVL/IVL。在SVL网桥中，只有一个过滤数据库，所有的VLAN共享学习信息；在IVL网桥中，每个VLAN有自己的过滤数据库，他们不共享学习信息；在SVL/IVL网桥中，有M个过滤数据库，N个VLAN，多个VLAN可以映射到一个过滤数据库，映射到同一个过滤数据库的VLAN共享学习信息，没有映射到同一个过滤数据库的VLAN不共享学习信息。实际上在SVL/IVL的实现中并不是物理上存在多个过滤数据库，只是在过滤数据库中加入了VLAN的信息从而模拟多个过滤数据库的情况。
{
IF(网桥除了支持基于端口的VLAN还支持其他分类规则，并且按这种规则能为该帧分配一个非空VID)
{
使用分配的VID。
}ELSE
{
使用接收端口的PVID。
}
}ELSE
{
使用vlan_identifier中的值。
}
然后检查接收端口的Enable Ingress Filtering属性，如果它被置位且该接收端口不在该帧所属VLAN的成员集中，则丢弃该帧。
该帧承载的mac_service_data_unit的大小不能超过发送端口联结的局域网所支持的最大mac_service_data_unit长度。
（2）帧过滤。转发过程根据以下内容决定帧过滤：接收帧的目的地址和所属VID，过滤数据库中对该地址和VID的条目，发送端口的默认组过滤行为。
（3）对帧的排队。每个端口都有一个或多个发送队列（最大8个），根据user_priority的值接收的帧被映射到相应的队列中。网桥先发送高编号队列的数据再发送低编号队列中的数据。User_priority和发送队列的默认映射关系如下表所示：
（5）动态VLAN注册条目
在该条目中包括：
a)该信息应用到的VLAN的VID。
b)端口集，该集合中的每个出口都带有一个控制元素，指出该VLAN是否在该端口注册。
（6）默认的组过滤行为
可以为每个VLAN的端口指定对组MAC地址的帧的默认行为。默认行为如下所示：
a)转发所有组，除非有一个静态过滤条目（不依赖动态过滤信息）指出要过滤。
一旦帧被提交给MAC实体，帧就要被从发送队列中移除；如果队列中的帧超时（长时间没有被发送）也要从队列中移除；如果发送端口不处于转发状态，该帧也要从队列中删除；注意：从一个发送端口队列中删除该帧，不意味也要把它从其他可能的发送端口删除。
（4）选择一个帧进行发送。对每一个端口来说，帧的发送是依据该端口的排队队列的。先发送高优先级队列的帧（队列号较大的），再发送低优先级队列的帧（队列号较小的）。对一个队列里的帧，发送顺序是优先考虑单播，再考虑组播。
b)该条目应用到的VLAN的VID。
c)端口集，该集合中的每个出口都带有一个控制元素，该控制元素指出对满足该规范的帧所应采取动作：
1）转发，不依赖数据库中的任何动态信息
2）过滤，不依赖数据库中的任何动态信息
3）转发还是过滤取决于数据库中的动态信息，或者当没有动态信息时依据该端口默认的组过滤行为。
（2）静态VLAN注册条目
1.2.1
现在我们考察帧从一个端口接收到从网桥的另一个端口转发出去的整个过程。
1．帧的接收。网桥的每个端口都对应一个MAC实体，这个MAC实体要对从该端口接收的每个帧进行检查，并产生EM_UNITDATA.indication原语。Indication原语的frame_type和mac_action参数值分别是user_data_frame和request_with_no_response的帧将被传送给输入规则过程，否则不被送到输入规则过程。在传送到输入规则过程之前，要重新产生user_priority值，这是根据用户优先权再生表产生的，该表是可以通过管理操作配置的。该表如下所示：
在该条目中包括：
a)一个单播MAC地址
b)网桥分配的FID(FID表示一个共享VLAN学习的VID集合)。
c)端口集
每一条动态条目都有超时时间，当超时的时候要自动删掉该条目，这个时间可以通过管理操作设置。
FID到VID的分配既可以采用通过管理操作静态分配VID到FID的映射这种方式，也可以规定一套VLAN学习约束来进行动态映射。
（4）组注册条目
在该条目中包括：
a)一个MAC地址规范，包括：
1）一个组地址，
2）所有组地址（这是专有名词），
3）所有非注册组地址（这是专有名词），
b)该条目应用到的VLAN的VID。
c)端口集，该集合中的每个出口都带有一个控制元素，该控制元素指出对满足该规范的帧所应采取动作：
组注册条目是通过GMRP协议写入过滤数据库的。
（3）过滤数据库没有超载。
（4）帧的VID的成员集不是空集。
当过滤数据库已经满了，学习过程会替换掉一个现存条目。
7．过滤数据库。
在过滤数据库中有两种基本类型的条目：静态条目，需要由管理操作配置到数据库中；动态条目，由网桥支持的协议操作写到数据库中。
静态条目又分为两类：静态过滤条目和静态VLAN注册条目。
（6）FCS的重新计算。当帧从一种MAC实体转发到另一种类型的MAC实体的时候或者FCS覆盖范围的数据发生了改变都需要重新计算FCS。
4．输出规则。当满足下列条件时，帧应该被输出规则丢弃。
（1）对于帧的VID，输出端口没有出现在它的成员集合中。
（2）include_tag的值（有下面的规则决定）是false，网桥还不支持将帧的MAC地址从canonical_format_indicator指定的格式转换到承载request原语的MAC方法指定的格式上。当输出端口出现在帧的VID指定的非TAG成员集中的时候，include_tag为FALSE否则为TRUE。
3．输出规则，确定以何种格式发送该帧。
4．学习过程，通过分析某端口收到帧的源地址以及由输入规则为它划归的VLAN标示更新过滤数据库。
5．过滤数据库，里面存有一系列过滤信息，以支持转发过程的查询。
这一过程的流程图如下所示：
对于第二种情况，又可以将网桥高层协议实体分为两类。一类是到网桥连接的每个局域网段都需要一个连接点的实体，如网桥协议实体和GARP协议实体；另一类是到网桥连接的所有局域网段只需要一个连接点的实体，如网桥管理实体。
2）一个静态过滤条目指出要转发还是过滤依靠动态信息，并且一个组注册条目指出要转发，或者
3）可用于它的静态过滤条目不存在，但有组注册条目可用于它，并且指出转发
只支持基本过滤服务的网桥，默认的组过滤行为是为所有VLAN向所有端口转发所有组。
支持扩展过滤服务的网桥，默认的组过滤行为依靠下列信息：
d)任何能够应用到该MAC地址的所有组地址和所有非注册组地址静态条目
在该条目中包括：
a)该信息应用到的VLAN的VID。
b)端口集，该集合中的每个出口都带有一个控制元素，指出
1）对GVRP协议的注册管理控制值，除了为GVRP协议提供控制外，这些值也可能直接影响帧的转发行为。这些值是：固定注册，注册禁止，普通注册
2）当通过该端口转发帧的时候是否要加标记
（3）动态过滤条目
5．帧的发送。与每个端口关联的MAC实体发送由MAC中继实体提交的帧。提交的帧会触发EM_UNITDATA.request原语。在这种帧中源和目的MAC地址和EM_UNITDATA.indication原语中的地址相同。与每个端口关联的MAC实体也会收到LLC用户提交的数据帧，在这种帧中源MAC地址是该端口的MAC地址。
VLAN注册服务允许MAC服务用户向MAC服务提供者指出它希望参与的VLAN集合。这些服务原语允许服务的用户注册或注销一个VLAN。ES_REGISTER_VLAN_MEMBER (VID)向服务提供者指出服务用户希望接收去往VID的数据，ES_DEREGISTER_VLAN_MEMBER (VID)指出不想接收去往VID的数据。这些原语的使用会使VID信息在网络上的传播，从而影响网桥和终端站点的动态VLAN表项。
对帧的发送也可采用其他算法。
（5）映射优先权。指的是user_priority到出口的access_priority属性的映射。有些MAC实体对帧的发送是有优先权的比如802.5等，这种优先权可以由access_priority指定。user_priority到出口的access_priority属性的映射由一张映射表指定，这张表不可通过管理方式改变。
b)转发所有非注册组，除非下列条件：
1）一个静态过滤条目（不依赖动态过滤信息）指出要过滤，或者
2）一个静态过滤条目指出要转发还是过滤依靠动态信息，并且一个组注册条目指出要过滤，或者
3）可用于它的静态过滤条目不存在，但有组注册条目可用于它，并且指出过滤
c)过滤非注册组，除非下列条件：
1）一个明确的静态过滤条目（不依赖动态过滤信息）指出转发，或者
802.1Q-VLAN技术简介
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802.1Q网桥是支持VLAN的网桥，它的结构模型和普通网桥一样，结构中包括互连各网桥端口的MAC中继实体、端口集合（至少含两个端口）、高层协议实体集合（至少包含网桥协议实体），它和普通网桥的区别是MAC中继实体中增加了对VLAN的支持。下面是802.1Q网桥内部结构模型图：
e)任何能够应用到该MAC地址的所有组地址和所有非注册组地址组注册条目
（7）过滤数据库的查询
在过滤数据库中查询的时候要注意：当有多于一个VID到FID映射的时候，对一个给定的MAC地址会有多个条目影响转发决定，这时用下列规则：
IF任何映射到此FID的VID条目指出转发THEN转发
ELSE THEN任何映射到此FID的VID条目指出过滤THEN过滤
ELSE结果是使用动态过滤条目
下面的几张表是一些例子