Linux VLAN、三層交換與 Trunk 概念釐清：Bridge 實作 VLAN、802.1Q 標記、Router-on-a-Stick 實戰

VLAN、L3 Switch、Trunk 是三個易混淆但層次分明的概念。本文從 Linux Bridge 手工模擬 VLAN 切入，層層推進至 IEEE 802.1Q Trunk 封裝、三層交換路由間通訊，建立完整知識骨架。

階段一：純軟體 Bridge 模擬 VLAN (無 Trunk)

# 物理機 4 張網卡，模擬 2 個邏輯交換機
brctl addbr br0
brctl addif br0 eth0 eth1 eth2   # VLAN 10

brctl addbr br1
brctl addif br1 eth3 eth4 eth5   # VLAN 20

# br0、br1 互不通訊，相當於兩台物理交換機

此時每個 Bridge 獨立廣播域，但跨主機擴充需物理佈線，不靈活。

階段二：IEEE 802.1Q Trunk 跨實體設備延伸 VLAN

• 單一實體連結承載多個 VLAN，幀頭插入 4-byte Tag (TPID=0x8100, TCI=VID+PCP+CFI)。
• Access Port：剝離/插入 Tag，終端無感。
• Trunk Port：保留 Tag 透傳，交換機間互聯。
• Linux 實作：ip link add link eth0 name eth0.10 type vlan id 10。

階段三：三層交換 (L3 Switch) = VLAN 間路由

• L2 Switch 僅同 VLAN 轉發；跨 VLAN 需路由。
• 傳統：Router-on-a-Stick (單臂路由) — Router 接 Trunk，子介面做網關。
• L3 Switch：硬體 ASIC 內建路由引擎，SVI (Switch Virtual Interface) 直接作為 VLAN 閘道，線速路由。
• Linux 純軟體實現：Bridge + VLAN 介面 + 開啟 net.ipv4.ip_forward=1 + iptables/路由表。

關鍵區別速查表

掌握三者層次關係，即可設計可擴展、易維運的企業級網路架構。