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  • 車載以太網(wǎng)交換機入門基本功(3)—VLAN 轉(zhuǎn)發(fā)  
  • 發(fā)布時間:2024/8/20 15:50:28   修改時間:2024/8/20 15:50:28 瀏覽次數(shù):501
  •        在《車載以太網(wǎng)交換機入門基本功(2)》中提到,報文通過攜帶Tag字段,表明報文所屬的VLAN。本文將介紹攜帶Tag報文在VLAN下的轉(zhuǎn)發(fā)過程。而在實際轉(zhuǎn)發(fā)過程中,交換機的端口屬性起到關(guān)鍵作用。

    交換機端口屬性

           交換機的端口屬性包括三大屬性:VID、PVID、Tag/Untag。

           · VID

           端口所屬的VLAN。只有處在同一個VLAN下才能通信。當(dāng)攜帶特定VID的廣播報文發(fā)送至交換機時,交換機會查詢端口的VID屬性,轉(zhuǎn)發(fā)到具有同一個VID屬性的端口。同一個端口可以同時處在不同VLAN下,即一個端口的VID屬性可能有多個;而不同端口也可以在同一個VLAN下,即同個VID下也可能有多個端口。

           · PVID

           Port VLAN ID,端口的入口屬性。當(dāng)不帶tag的報文進入交換機時,端口會給報文加上tag,加上的VID是該端口的PVID值。不同于VID屬性,一個端口只能有一個PVID屬性。PVID屬性使得交換機內(nèi)部的報文都帶tag。

           · Tag/Untag

           端口的出口屬性,決定了從交換機端口發(fā)出的報文是否攜帶tag。Tag 屬性會保留報文的tag,Untag屬性會剝除報文的tag。

           報文從進入交換機、轉(zhuǎn)發(fā)、從交換機發(fā)出的過程中,都受到這三個屬性的影響——PVID影響進入過程;VID影響轉(zhuǎn)發(fā)過程;而Tag/Untag影響發(fā)出過程。

    轉(zhuǎn)發(fā)過程

           涉及到發(fā)送、轉(zhuǎn)發(fā)和接收三個過程。下面將著眼于報文在這三個過程中的變化,細致了解VLAN是如何起到限制廣播域的作用。

           · 轉(zhuǎn)發(fā)

           設(shè)備發(fā)出的報文分為帶tag和不帶tag兩種,都會發(fā)送到交換機上。

           根據(jù)報文是否帶tag,交換機的處理方式有兩種:

    1. 不帶tag報文進入交換機時,會根據(jù)交換機端口的PVID屬性,加上相應(yīng)的tag,之后按照帶tag報文的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則進行轉(zhuǎn)發(fā)。
    2. 帶tag報文進入交換機后,根據(jù)tag轉(zhuǎn)發(fā)到具有相同VID屬性的端口上,從該端口向外轉(zhuǎn)發(fā)。
           · 接收

           根據(jù)報文tag,從相同VID屬性的端口上向外轉(zhuǎn)發(fā)。交換機向外轉(zhuǎn)發(fā)時,根據(jù)端口的Tag/Untag屬性,決定向外發(fā)送的報文是否攜帶tag。

           以下圖的報文轉(zhuǎn)發(fā)為例:首先,不帶tag報文進入交換機端口1,端口1根據(jù)自身的PVID屬性,給報文加上tag;接著,根據(jù)報文tag的VID,查詢具有相同VID屬性的端口(這里是端口2),發(fā)給端口2;最后,端口2根據(jù)自身的Tag/Untag屬性,對報文的tag進行保留/剝除處理,并把報文從端口2發(fā)出。


    圖 攜帶VLAN的MAC報文格式

           以上的轉(zhuǎn)發(fā)過程能夠保證同一VLAN下的正常通信,并隔離不同VLAN的通信??雌饋頍o懈可擊,但其中存在一個小問題:當(dāng)端口收到帶tag報文,其VID和端口的VID屬性不一致時,交換機會采取什么措施嗎?答案是:如果沒有特殊設(shè)置,交換機照收不誤。因為在上述VLAN轉(zhuǎn)發(fā)過程中,著重關(guān)注的是報文“去向何處”,而對于報文是否來自同一VLAN下的設(shè)備,并不太在意,這就容易造成“敵我不分”。過多的非同一VLAN下的報文進入交換機,會影響交換機處理效率,導(dǎo)致通信受阻;更甚者,一旦線路被攔截并偽造信息,這些信息無阻礙的進入交換機后,很可能發(fā)送到其他設(shè)備上,造成無法估量的損失。因此,對進入交換機的報文,應(yīng)該進行一定的審查,這就是端口過濾功能:進門前先對暗號!

           開啟端口過濾功能后,上圖的轉(zhuǎn)發(fā)過程中,報文從端口1進入交換機的過程發(fā)生變化:端口1先提取報文的VID,判斷自身的VID屬性是否存在該值,如果存在則接收,報文順利進入交換機;否則丟棄報文。這樣確保報文的發(fā)送和接收都來自同一VLAN,提高安全性和效率。

           端口過濾功能還可以針對源地址和目的地址進行設(shè)置,過濾特定的MAC地址,保證線路的專用性。

           通過VLAN ID、端口屬性和端口過濾功能,能夠?qū)崿F(xiàn)廣播域的有效限制。但是,當(dāng)多個報文需要進行轉(zhuǎn)發(fā)時,會出現(xiàn)擁塞情況。此時,前文提到的PCP優(yōu)先級就可以派上用場!在《車載以太網(wǎng)交換機入門基本功(4)》中將詳細介紹,這也是該系列的最后一篇,敬請期待!

           經(jīng)緯恒潤作為OPEN聯(lián)盟會員和AUTOSAR聯(lián)盟的高級合作伙伴,長期為國內(nèi)外各大OEM和供應(yīng)商提供涵蓋TCP/IP、SOME/IP、DoIP、AVB、TSN、DDS等技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)計和測試咨詢服務(wù),積極研發(fā)和探索車載網(wǎng)絡(luò)前沿技術(shù)和工程應(yīng)用。通過多個項目的實踐經(jīng)驗,已建立了高質(zhì)量、本土化的設(shè)計與測試一體化解決方案,為整車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提供可靠支持。

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