VLAN 与 IPv4 地址笔记 | Notes / Network

1. MAC 地址与多播

1.1 MAC 多播地址判断

判断方法：检查 MAC 地址第一字节的最低位（b0 位）：

b0 = 0：单播地址（一对一通信）
b0 = 1：多播地址（一对多通信）

示例：07-E0-12-F6-2A-D8

第一字节 07 的二进制为 0000 0111
最低位 b0 = 1 → 这是多播地址

1.2 IEEE 802 局域网 MAC 地址格式

EUI-48 格式（48 位 = 6 字节）：

字段	长度	说明
OUI（组织唯一标识符）	3 字节	由 IEEE 分配给厂商
网络接口标识符	3 字节	厂商自行分配

第一字节的位含义：

b0 位：0 = 单播，1 = 多播
b1 位：0 = 全球管理（厂商分配），1 = 本地管理

地址数量：2^47 ≈ 281 万亿个全球单播地址

2. VLAN 技术

2.1 IEEE 802.1Q 帧格式

VLAN 标记结构（插入 4 字节 VLAN 标签）：

目的MAC(6B) | 源MAC(6B) | VLAN标签(4B) | 类型(2B) | 数据(46-1500B) | FCS(4B)

VLAN 标签字段：

TPID（2 字节）：0x8100，表示 802.1Q 帧
TCI（2 字节）：包含优先级、CFI、VID

VID（VLAN ID）：

取值范围：0 ~ 4095（12 位）
有效范围：1 ~ 4094（0 和 4095 保留）
唯一标识以太网帧属于哪个 VLAN

交换机处理：

入向：收到普通以太网帧 → 打标签（插入 4 字节 VLAN 标记）
出向：转发前 → 去标签（删除 4 字节 VLAN 标记）

2.2 交换机端口类型

三种端口类型：

类型	说明	PVID
Access	连接终端设备，只属于一个 VLAN	通常为 1
Trunk	连接交换机/路由器，可属于多个 VLAN	默认为 1
Hybrid	华为特有，灵活配置	可自定义

2.3 Tagged 与 Untagged 帧

Untagged Frame（普通数据帧）：

终端设备（电脑、打印机）发出的原始以太网帧
不带任何 VLAN 标签，终端设备不认识 VLAN

Tagged Frame（带标签的数据帧）：

交换机之间传输时，在帧中插入 4 字节 VLAN Tag
明确标明该帧属于哪个 VLAN（VID）

2.4 PVID（Port VLAN ID）

PVID 的核心作用：给”无标签”的数据帧”贴标签”

术语对照：

思科：称为 Native VLAN（本征 VLAN）
华为：称为 Port VLAN ID（端口 VLAN ID）

工作流程：

数据进入交换机（Ingress）：

收到 Untagged 数据帧
查看端口 PVID 设置（假设 PVID=10）
为数据帧打上 VLAN Tag，标记为 VLAN 10
后续按 VLAN 10 成员处理和转发

数据离开交换机（Egress）：

检查端口设置
若端口允许该 VLAN 以 Untagged 方式送出 → 剥离 VLAN Tag 再发送
若端口允许该 VLAN 以 Tagged 方式送出 → 保留 VLAN Tag 直接发送

2.5 Trunk 端口工作原理

Trunk 端口特点：

用于交换机之间或交换机与路由器互连
可以承载多个 VLAN 的流量
默认 PVID = 1

发送处理：

对 VID = PVID 的帧：去标签后转发
对 VID ≠ PVID 的帧：保留标签转发

接收处理：

收到未打标签的帧：根据端口 PVID 打标签
收到已打标签的帧：直接转发

3. IPv4 地址

3.1 IPv4 地址分类

地址分类规则（根据第一个十进制数）：

类别	第一字节范围	网络号长度	主机号长度
A 类	1 ~ 126	8 位	24 位
B 类	128 ~ 191	16 位	16 位
C 类	192 ~ 223	24 位	8 位

判断要点：

网络号全 0：本网络本主机（DHCP）
主机号全 0：网络地址（不可指派）
主机号全 1：广播地址（不可指派）

3.2 特殊 IPv4 地址

地址类型	示例	用途
网络号全 0	0.x.x.x	本网络本主机（DHCP）
主机号全 1	x.x.x.255	本网络广播
网络号全 1	255.255.255.255	受限广播（路由器不转发）
127.x.x.x	127.0.0.1	本地环回测试

环回测试：通过”自发自收”方式验证本地协议栈，不经过网卡。

3.3 子网划分

子网划分步骤：

确定子网掩码：将 IP 地址与子网掩码进行 AND 运算
计算网络地址：IP & 子网掩码 = 网络地址
计算广播地址：网络地址 | (NOT 子网掩码) = 广播地址

示例：

IP：180.80.77.55
子网掩码：255.255.252.0（/22）

计算过程：

IP：      180.80.0100 1101.0011 0111
掩码：    255.255.1111 1100.0000 0000
网络地址：180.80.0100 1100.0000 0000 = 180.80.76.0
广播地址：180.80.0100 1111.1111 1111 = 180.80.79.255

4. 总结

核心知识点

MAC 多播：第一字节最低位为 1
VLAN：802.1Q 帧插入 4 字节标签，VID 范围 1-4094
端口类型：Access（终端）、Trunk（交换机间）、Hybrid（灵活）
Tagged/Untagged：终端发 Untagged，交换机间发 Tagged
PVID：为 Untagged 帧打标签（入向），或剥离标签（出向）
IPv4 分类：A/B/C 类根据第一字节判断
子网划分：IP & 掩码 = 网络地址，网络地址 | (NOT 掩码) = 广播地址