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# Linux网卡的VLAN配置指南
## 1. VLAN技术概述
### 1.1 VLAN基本概念
VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）是一种将物理网络在逻辑上划分为多个独立广播域的技术。通过VLAN，管理员可以在单一物理网络基础设施上创建多个逻辑网络，每个VLAN就像是一个独立的物理网络。
VLAN的主要特点包括：
- **广播控制**：VLAN限制了广播域的范围，减少不必要的网络流量
- **安全性增强**：不同VLAN间的通信需要经过路由，提供了额外的安全层
- **灵活管理**：可根据部门、功能或应用逻辑划分网络，而不受物理位置限制
- **资源优化**：更有效地利用网络带宽和资源
### 1.2 VLAN的工作原理
VLAN通过在标准以太网帧中添加4字节的VLAN标签（802.1Q标签）来实现。这个标签包含以下关键信息：
- **TPID（Tag Protocol Identifier）**：固定值0x8100，标识这是一个802.1Q帧
- **PCP（Priority Code Point）**：3位，用于服务质量（QoS）优先级
- **DEI（Drop Eligible Indicator）**：1位，标识在拥塞时可丢弃的帧
- **VID（VLAN Identifier）**：12位，VLAN ID，范围1-4094
### 1.3 VLAN的类型
1. **基于端口的VLAN（Port-based VLAN）**：
- 最常见的VLAN类型
- 根据交换机端口划分VLAN成员
- 配置简单但灵活性较低
2. **基于协议的VLAN（Protocol-based VLAN）**：
- 根据网络层协议（如IPv4、IPv6、IPX等）划分VLAN
- 适用于多协议环境
3. **基于MAC地址的VLAN（MAC-based VLAN）**：
- 根据源MAC地址划分VLAN
- 设备移动时VLAN成员身份保持不变
4. **基于子网的VLAN（Subnet-based VLAN）**：
- 根据IP子网划分VLAN
- 需要三层交换机支持
## 2. Linux VLAN配置准备
### 2.1 硬件要求
在Linux系统上配置VLAN需要满足以下硬件条件：
1. **网络接口卡支持**：
- 大多数现代网卡都支持VLAN
- 某些老旧或低端网卡可能缺乏硬件VLAN支持
- 推荐使用Intel、Broadcom等品牌的服务器级网卡
2. **交换机配置**：
- 连接Linux主机的交换机端口需配置为Trunk模式
- 确保交换机支持802.1Q VLAN协议
- 示例交换机配置（以Cisco为例）：
```cisco
interface GigabitEthernet0/1
switchport mode trunk
switchport trunk allowed vlan 10,20,30
```
### 2.2 软件要求
1. **内核支持**：
- 需要内核包含802.1Q VLAN模块
- 检查内核配置：
```bash
zgrep VLAN /proc/config.gz
```
- 应有`CONFIG_VLAN_8021Q=y`或`CONFIG_VLAN_8021Q=m`
2. **必要工具**：
- iproute2工具集（ip命令）
- vconfig工具（较旧系统）
- network-scripts（RHEL/CentOS 7及之前版本）
- netplan（Ubuntu 18.04+）
- NetworkManager（可选）
3. **驱动检查**：
```bash
ethtool -i eth0 | grep driver
lsmod | grep 8021q
modprobe 8021q # 如果模块未加载
iproute2工具包中的ip命令是现代Linux系统配置网络的推荐方式。以下是使用ip命令配置VLAN的详细步骤：
创建VLAN接口：
ip link add link eth0 name eth0.10 type vlan id 10
eth0：物理接口名eth0.10：创建的VLAN接口名10：VLAN ID启用VLAN接口：
ip link set dev eth0.10 up
分配IP地址：
ip addr add 192.168.10.2/24 dev eth0.10
验证配置：
ip -d link show eth0.10
输出应包含类似信息：
4: eth0.10@eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP
link/ether 00:1c:42:aa:bb:cc brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
vlan protocol 802.1Q id 10 <REORDER_HDR>
删除VLAN接口：
ip link delete eth0.10
在较旧的Linux系统中，可以使用vconfig工具配置VLAN：
安装vconfig（如未安装）：
apt install vlan # Debian/Ubuntu
yum install vconfig # RHEL/CentOS
创建VLAN接口：
vconfig add eth0 10
启用VLAN接口：
ifconfig eth0.10 up
分配IP地址：
ifconfig eth0.10 192.168.10.2 netmask 255.255.255.0
删除VLAN接口：
vconfig rem eth0.10
在RHEL/CentOS 7及更早版本中，可以使用network-scripts配置文件：
创建VLAN配置文件：
vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0.10
配置文件内容：
DEVICE=eth0.10
BOOTPROTO=none
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.2
NETMASK=255.255.255.0
VLAN=yes
PHYSDEV=eth0
重启网络服务：
systemctl restart network
在较新版本中，推荐使用NetworkManager和keyfile格式：
创建VLAN连接：
nmcli con add type vlan con-name eth0.10 ifname eth0.10 dev eth0 id 10
nmcli con modify eth0.10 ipv4.addresses 192.168.10.2/24
nmcli con modify eth0.10 ipv4.method manual
nmcli con up eth0.10
验证配置：
nmcli con show eth0.10
在Debian/Ubuntu系统中，可以配置/etc/network/interfaces：
编辑网络配置文件：
vi /etc/network/interfaces
添加VLAN配置：
auto eth0.10
iface eth0.10 inet static
address 192.168.10.2
netmask 255.255.255.0
vlan-raw-device eth0
应用配置：
ifup eth0.10
创建或编辑netplan配置文件：
vi /etc/netplan/01-netcfg.yaml
示例配置：
network:
version: 2
renderer: networkd
ethernets:
eth0:
dhcp4: no
vlans:
eth0.10:
id: 10
link: eth0
addresses: [192.168.10.2/24]
routes:
- to: 0.0.0.0/0
via: 192.168.10.1
nameservers:
addresses: [8.8.8.8, 8.8.4.4]
应用配置：
netplan apply
在单个物理接口上配置多个VLAN：
# VLAN 10
ip link add link eth0 name eth0.10 type vlan id 10
ip addr add 192.168.10.2/24 dev eth0.10
ip link set eth0.10 up
# VLAN 20
ip link add link eth0 name eth0.20 type vlan id 20
ip addr add 192.168.20.2/24 dev eth0.20
ip link set eth0.20 up
创建包含VLAN接口的网桥：
# 创建VLAN接口
ip link add link eth0 name eth0.100 type vlan id 100
ip link set eth0.100 up
# 创建网桥
ip link add name br100 type bridge
ip link set br100 up
# 将VLAN接口加入网桥
ip link set eth0.100 master br100
# 给网桥分配IP
ip addr add 192.168.100.2/24 dev br100
设置VLAN优先级（PCP）：
ip link add link eth0 name eth0.10 type vlan id 10 egress-qos-map 0:1 1:2 2:3 3:4 4:5 5:6 6:7 7:0
这会将COS优先级0映射到VLAN优先级1，依此类推。
在某些场景下可能需要过滤特定VLAN：
# 只允许VLAN 10和20通过
ip link set eth0 type vlan_filtering on
bridge vlan add vid 10 dev eth0
bridge vlan add vid 20 dev eth0
检查物理接口状态：
ip link show eth0
确保物理接口处于UP状态
验证VLAN标签：
tcpdump -i eth0 -nn -e vlan
查看是否收到带VLAN标签的帧
检查交换机配置：
检查内核支持：
lsmod | grep 8021q
如果无输出，加载模块：
modprobe 8021q
验证网卡驱动支持：
ethtool -k eth0 | grep vlan
查看是否支持”tx-vlan-offload”和”rx-vlan-offload”
启用硬件加速：
ethtool -K eth0 tx-vlan-offload on
ethtool -K eth0 rx-vlan-offload on
检查CPU使用率：
top -p $(pgrep ksoftirqd)
高softirq可能表明VLAN处理未硬件加速
VLAN跳跃攻击防护：
私有VLAN配置：
bridge vlan add vid 100 dev eth0 pvid
bridge vlan add vid 100 dev eth0 untagged
防火墙规则：
iptables -A INPUT -i eth0.10 -s 192.168.10.0/24 -j ACCEPT
iptables -A INPUT -i eth0.10 -j DROP
在云环境中，使用VLAN实现租户网络隔离：
物理服务器:
- eth0 (Trunk端口)
|- eth0.100 (租户A)
|- eth0.200 (租户B)
|- eth0.300 (管理网络)
KVM虚拟机的VLAN配置示例：
<interface type='bridge'>
<mac address='52:54:00:4d:77:d6'/>
<source bridge='br100'/>
<vlan>
<tag id='100'/>
</vlan>
<model type='virtio'/>
</interface>
Docker中使用VLAN网络：
docker network create --driver macvlan \
--subnet=192.168.10.0/24 \
--gateway=192.168.10.1 \
-o parent=eth0.100 \
vlan100_net
VLAN与VXLAN的结合：
EVPN-VXLAN：
基于P4的可编程VLAN处理：
Linux系统中的VLAN配置提供了灵活的网络分段能力，从简单的临时配置到复杂的永久部署，Linux提供了多种工具和方法来满足不同需求。掌握VLAN配置技术对于构建安全、高效的网络环境至关重要。随着网络技术的发展，VLAN仍将继续在各种网络环境中发挥重要作用，特别是在需要网络隔离和流量管理的场景中。
通过本文介绍的各种配置方法和最佳实践，读者应能够在Linux系统上熟练配置和管理VLAN网络，解决常见的VLAN相关问题，并根据实际需求设计合理的VLAN网络架构。 “`
这篇文章提供了完整的Linux VLAN配置指南，涵盖了从基础概念到高级配置的各个方面，包括： 1. VLAN技术背景和原理 2. 不同Linux发行版的配置方法 3. 临时和永久配置方式 4. 高级应用场景和故障排查 5. 安全注意事项和未来趋势
文章结构清晰，内容详实，适合从初学者到高级管理员的不同读者群体。
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