关于千兆以太网芯片及VLAN浅析

MARVEL出产的高端千兆以太网交换芯片，对每个端口支持不同的交换模式。

包括4种模式：

Secure模式：所带VLAN tag必须存在于VTU表中，且入端口必须是该VLAN成员，否则丢弃报文。
Check模式：所带VLAN tag必须存在于VTU表中，否则丢弃报文。
Fallback模式：入端口报文不丢弃。
802.1Q Disabled：802.1Q关闭，使用端口VLAN模式，所有报文透传。

前3种模式都遵循802.1Q规则，报文进入后按照VLAN表项进行转发，不同就在于进入的时候条件限制，有的未作限制（Fallback模式），有的（Secure模式）要求严格。在实现基于802.1Q的VLAN时采用第1种，Secure模式。报文进来时先识别所带的VLANtag。若所带VLAN tag未存在于VLAN表项中，或者进来的端口不属于该VLAN tag的VLAN成员，报文被丢弃，顺利进入的报文则指定VLAN tag的VID进行转发；若报文中不带VLAN tag，则判断该端口的缺省VLAN（PVID），当端口未加入缺省VLAN，报文被丢弃，当端口已经加入缺省VLAN 时，则指定PVID进行转发。

在实现基于端口的VLAN时采用第4种，802.1Q Disabled。此时端口不识别报文所带的VLAN tag，被认为是不带VLAN tag的报文并被加上它的PVID，结合VLANTable（Port Base VLAN Table）的取值，查找MAC表进行转发。

关于端口隔离：

端口隔离是比VLAN表更底层的隔离，它在802.1Q使能的情况也生效，也就是说配置了隔离的端口即使在同一VLAN中也不相通。

通过端口隔离特性，用户可以对需要进行控制的端口配置端口隔离功能，实现所有需要隔离端口之间业务数据的隔离，既增强了网络的安全性，也为用户提供了灵活的组网方案。

此功能可以通过配置芯片内部VLANTable来实现。

端口类型

6095芯片从逻辑功能上可以实现如下三种的以下三种端口类型：

Access类型，端口只能属于 1 个VLAN，只能接收和发送1个 VLAN 的报文（发送报文不带Tag），一般用于与终端用户之间的连接；
Trunk 类型，端口可以属于多个 VLAN，可以接收和发送多个 VLAN 的报文（发送报文都带Tag），一般用于与交换机之间的连接；
Hybrid类型，端口可以属于多个 VLAN，可以接收和发送多个 VLAN 的报文（Untagged的VLAN发送报文都不带Tag，tagged的VLAN发送的报文都带vlan tag），一般用于特殊场景的连接。

在802.1Q模式下，端口对标签的处理需要在VTU表项中配置标签处理模式，配置VTU Data Register（Reg0x07~09）。也就是说对每条VLAN，一个端口的标签处理方式可以不同，这样的处理才能实现如上描述的Hybrid类型。

不同连接类型的端口加入VLAN的Tagged或Untag成员，Access端口只能加入Untag成员；Trunk端口以Untag成员加入等于自身PVID的VLAN，其余以Tagged方式加入；Hybrid端口按需求加入Untag成员或者Tagged成员。

关于端口PVID

当以太网端口接收到不带VLANTag 的报文时，端口将在缺省VLAN 的范围内传输该报文。Access端口只能属于 1 个VLAN，所以它的缺省VLAN 就是它所在的VLAN；Trunk 端口和Hybrid端口可以属于多个 VLAN，所以需要手工设置端口的缺省VLAN ID。

端口PVID可以通过修改寄存器来实现。

VLAN表项

用户可以将端口加入到指定的VLAN中。执行该配置以后，以太网端口就可以转发指定VLAN 的报文，从而实现本交换机上的VLAN 与对端交换机上相同 VLAN 的互通。

Access端口只能加入到 1 个VLAN 中，Trunk 端口和Hybrid端口可以加入到多个 VLAN 中，端口加入VLAN 时的处理。

报文处理方式

对MARVELL芯片而言，将端口加入VLAN并指定了端口的缺省VLAN后，三类端口对报文的接收和发送会有不同的处理方式：

Access端口收发报文的处理

Trunk端口收发报文的处理

Hybrid端口收发报文的处理

作者：杭州卿萃科技ALIFPGA

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