百科解釋
目錄·【VLAN的目的】·【VLAN的優(yōu)點(diǎn)】·【什么是VLAN】·【組建VLAN的條件】·【VLAN的劃分】·【VLAN的標(biāo)準(zhǔn)】·【劃分VLAN的基本策略】·【VLAN技術(shù)簡單談】·【VLAN的定義及特點(diǎn)】·【VLAN的分類】·【VLAN發(fā)展趨勢】·【公司內(nèi)部進(jìn)行VLAN的劃分實(shí)例】 【VLAN的目的】VLAN（Virtual Local Area Network，虛擬局域網(wǎng)）技術(shù)的出現(xiàn)，主要為了解決交換機(jī)在進(jìn)行局域網(wǎng)互連時(shí)無法限制廣播的問題。這種技術(shù)可以把一個(gè)LAN劃分成多個(gè)邏輯的LAN——VLAN，每個(gè)VLAN是一個(gè)廣播域，VLAN內(nèi)的主機(jī)間通信就和在一個(gè)LAN內(nèi)一樣，而VLAN間則不能直接互通，這樣，廣播報(bào)文被限制在一個(gè)VLAN內(nèi)。 【VLAN的優(yōu)點(diǎn)】1. 限制廣播域。廣播域被限制在一個(gè)VLAN內(nèi)，節(jié)省了帶寬，提高了網(wǎng)絡(luò)處理能力。 2. 增強(qiáng)局域網(wǎng)的安全性。不同VLAN內(nèi)的報(bào)文在傳輸時(shí)是相互隔離的，即一個(gè)VLAN內(nèi)的用戶不能和其它VLAN內(nèi)的用戶直接通信，如果不同VLAN要進(jìn)行通信，則需要通過路由器或三層交換機(jī)等三層設(shè)備。 3. 靈活構(gòu)建虛擬工作組。用VLAN可以劃分不同的用戶到不同的工作組，同一工作組的用戶也不必局限于某一固定的物理范圍，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和維護(hù)更方便靈活。 【什么是VLAN】 VLAN（Virtual Local Area Network）即虛擬局域網(wǎng)，是一種通過將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地而不是物理地劃分成一個(gè)個(gè)網(wǎng)段從而實(shí)現(xiàn)虛擬工作組的新興技術(shù)。IEEE于1999年頒布了用以標(biāo)準(zhǔn)化VLAN實(shí)現(xiàn)方案的802.1Q協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)草案。 VLAN技術(shù)允許網(wǎng)絡(luò)管理者將一個(gè)物理的LAN邏輯地劃分成不同的廣播域（或稱虛擬LAN，即VLAN），每一個(gè)VLAN都包含一組有著相同需求的計(jì)算機(jī)工作站，與物理上形成的LAN有著相同的屬性。但由于它是邏輯地而不是物理地劃分，所以同一個(gè)VLAN內(nèi)的各個(gè)工作站無須被放置在同一個(gè)物理空間里，即這些工作站不一定屬于同一個(gè)物理LAN網(wǎng)段。一個(gè)VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量都不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到其他VLAN中，即使是兩臺計(jì)算機(jī)有著同樣的網(wǎng)段，但是它們卻沒有相同的VLAN號，它們各自的廣播流也不會(huì)相互轉(zhuǎn)發(fā),從而有助于控制流量、減少設(shè)備投資、簡化網(wǎng)絡(luò)管理、提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。 VLAN是為解決以太網(wǎng)的廣播問題和安全性而提出的，它在以太網(wǎng)幀的基礎(chǔ)上增加了VLAN頭，用VLAN ID把用戶劃分為更小的工作組，限制不同工作組間的用戶二層互訪，每個(gè)工作組就是一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。虛擬局域網(wǎng)的好處是可以限制廣播范圍，并能夠形成虛擬工作組，動(dòng)態(tài)管理網(wǎng)絡(luò)。 既然VLAN隔離了廣播風(fēng)暴，同時(shí)也隔離了各個(gè)不同的VLAN之間的通訊，所以不同的VLAN之間的通訊是需要有路由來完成的。 【組建VLAN的條件】 VLAN是建立在物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的一種邏輯子網(wǎng)，因此建立VLAN需要相應(yīng)的支持VLAN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的不同VLAN間進(jìn)行相互通信時(shí)，需要路由的支持，這時(shí)就需要增加路由設(shè)備——要實(shí)現(xiàn)路由功能，既可采用路由器，也可采用三層交換機(jī)來完成。 【VLAN的劃分】 1.根據(jù)端口來劃分VLAN 許多VLAN廠商都利用交換機(jī)的端口來劃分VLAN成員。被設(shè)定的端口都在同一個(gè)廣播域中。例如，一個(gè)交換機(jī)的1，2，3，4，5端口被定義為虛擬網(wǎng)AAA，同一交換機(jī)的6，7，8端口組成虛擬網(wǎng)BBB。這樣做允許各端口之間的通訊，并允許共享型網(wǎng)絡(luò)的升級。但是，這種劃分模式將虛擬網(wǎng)限制在了一臺交換機(jī)上。 第二代端口VLAN技術(shù)允許跨越多個(gè)交換機(jī)的多個(gè)不同端口劃分VLAN，不同交換機(jī)上的若干個(gè)端口可以組成同一個(gè)虛擬網(wǎng)。 以交換機(jī)端口來劃分網(wǎng)絡(luò)成員，其配置過程簡單明了。因此，從目前來看，這種根據(jù)端口來劃分VLAN的方式仍然是最常用的一種方式。 2.根據(jù)MAC地址劃分VLAN 這種劃分VLAN的方法是根據(jù)每個(gè)主機(jī)的MAC地址來劃分，即對每個(gè)MAC地址的主機(jī)都配置它屬于哪個(gè)組。這種劃分VLAN方法的最大優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)用戶物理位置移動(dòng)時(shí)，即從一個(gè)交換機(jī)換到其他的交換機(jī)時(shí)，VLAN不用重新配置，所以，可以認(rèn)為這種根據(jù)MAC地址的劃分方法是基于用戶的VLAN，這種方法的缺點(diǎn)是初始化時(shí)，所有的用戶都必須進(jìn)行配置，如果有幾百個(gè)甚至上千個(gè)用戶的話，配置是非常累的。而且這種劃分的方法也導(dǎo)致了交換機(jī)執(zhí)行效率的降低，因?yàn)樵诿恳粋�(gè)交換機(jī)的端口都可能存在很多個(gè)VLAN組的成員，這樣就無法限制廣播包了。另外，對于使用筆記本電腦的用戶來說，他們的網(wǎng)卡可能經(jīng)常更換，這樣，VLAN就必須不停地配置。 3.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層劃分VLAN 這種劃分VLAN的方法是根據(jù)每個(gè)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層地址或協(xié)議類型(如果支持多協(xié)議)劃分的，雖然這種劃分方法是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址，比如IP地址，但它不是路由，與網(wǎng)絡(luò)層的路由毫無關(guān)系。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是用戶的物理位置改變了，不需要重新配置所屬的VLAN，而且可以根據(jù)協(xié)議類型來劃分VLAN，這對網(wǎng)絡(luò)管理者來說很重要，還有，這種方法不需要附加的幀標(biāo)簽來識別VLAN，這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)的通信量。 這種方法的缺點(diǎn)是效率低，因?yàn)闄z查每一個(gè)數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層地址是需要消耗處理時(shí)間的(相對于前面兩種方法)，一般的交換機(jī)芯片都可以自動(dòng)檢查網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)包的以太網(wǎng)幀頭，但要讓芯片能檢查IP幀頭，需要更高的技術(shù)，同時(shí)也更費(fèi)時(shí)。當(dāng)然，這與各個(gè)廠商的實(shí)現(xiàn)方法有關(guān)。 4.根據(jù)IP組播劃分VLAN IP 組播實(shí)際上也是一種VLAN的定義，即認(rèn)為一個(gè)組播組就是一個(gè)VLAN，這種劃分的方法將VLAN擴(kuò)大到了廣域網(wǎng)，因此這種方法具有更大的靈活性，而且也很容易通過路由器進(jìn)行擴(kuò)展，當(dāng)然這種方法不適合局域網(wǎng)，主要是效率不高。 5.基于規(guī)則的VLAN 也稱為基于策略的VLAN。這是最靈活的VLAN劃分方法，具有自動(dòng)配置的能力，能夠把相關(guān)的用戶連成一體，在邏輯劃分上稱為“關(guān)系網(wǎng)絡(luò)”。網(wǎng)絡(luò)管理員只需在網(wǎng)管軟件中確定劃分VLAN的規(guī)則（或?qū)傩裕敲串?dāng)一個(gè)站點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，將會(huì)被“感知”，并被自己地包含進(jìn)正確的VLAN中。同時(shí)，對站點(diǎn)的移動(dòng)和改變也可自動(dòng)識別和跟蹤。 采用這種方法，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以非常方便地通過路由器擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。有的產(chǎn)品還支持一個(gè)端口上的主機(jī)分別屬于不同的VLAN，這在交換機(jī)與共享式Hub共存的環(huán)境中顯得尤為重要。自動(dòng)配置VLAN時(shí)，交換機(jī)中軟件自動(dòng)檢查進(jìn)入交換機(jī)端口的廣播信息的IP源地址，然后軟件自動(dòng)將這個(gè)端口分配給一個(gè)由IP子網(wǎng)映射成的VLAN。 * 以上劃分VLAN的方式中，基于端口的VLAN端口方式建立在物理層上；MAC方式建立在數(shù)據(jù)鏈路層上；網(wǎng)絡(luò)層和IP廣播方式建立在第三層上。 <B> 【VLAN的標(biāo)準(zhǔn)】</B> 對VLAN的標(biāo)準(zhǔn)，我們只是介紹兩種比較通用的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然也有一些公司具有自己的標(biāo)準(zhǔn)，比如Cisco公司的ISL標(biāo)準(zhǔn)，雖然不是一種大眾化的標(biāo)準(zhǔn)，但是由于Cisco Catalyst交換機(jī)的大量使用，ISL也成為一種不是標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)了。 · 802.10VLAN標(biāo)準(zhǔn) 在1995年，Cisco公司提倡使用IEEE802.10協(xié)議。在此之前，IEEE802.10曾經(jīng)在全球范圍內(nèi)作為VLAN安全性的同一規(guī)范。Cisco公司試圖采用優(yōu)化后的802.10幀格式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸FramTagging模式中所必須的VLAN標(biāo)簽。然而，大多數(shù)802委員會(huì)的成員都反對推廣802.10。因?yàn)椋搮f(xié)議是基于FrameTagging方式的。 · 802.1Q 在1996年3月，IEEE802.1Internetworking委員會(huì)結(jié)束了對VLAN初期標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作。新出臺的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步完善了VLAN的體系結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一了Fram-eTagging方式中不同廠商的標(biāo)簽格式，并制定了VLAN標(biāo)準(zhǔn)在未來一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展方向，形成的802.1Q的標(biāo)準(zhǔn)在業(yè)界獲得了廣泛的推廣。它成為VLAN史上的一塊里程碑。802.1Q的出現(xiàn)打破了虛擬網(wǎng)依賴于單一廠商的僵局，從一個(gè)側(cè)面推動(dòng)了VLAN的迅速發(fā)展。另外，來自市場的壓力使各大網(wǎng)絡(luò)廠商立刻將新標(biāo)準(zhǔn)融合到他們各自的產(chǎn)品中。 · Cisco ISL 標(biāo)簽 ISL（Inter-Switch Link)是Cisco公司的專有封裝方式，因此只能在Cisco的設(shè)備上支持。ISL是一個(gè)在交換機(jī)之間、交換機(jī)與路由器之間及交換機(jī)與服務(wù)器之間傳遞多個(gè)VLAN信息及VLAN數(shù)據(jù)流的協(xié)議，通過在交換機(jī)直接的端口配置ISL封裝，即可跨越交換機(jī)進(jìn)行整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的VLAN分配和配置。 【劃分VLAN的基本策略】 從技術(shù)角度講，VLAN的劃分可依據(jù)不同原則，一般有以下三種劃分方法： 1、基于端口的VLAN劃分 這種劃分是把一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)上的幾個(gè)端口劃分一個(gè)邏輯組，這是最簡單、最有效的劃分方法。該方法只需網(wǎng)絡(luò)管理員對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的交換端口進(jìn)行重新分配即可，不用考慮該端口所連接的設(shè)備。 2、基于MAC地址的VLAN劃分 MAC地址其實(shí)就是指網(wǎng)卡的標(biāo)識符，每一塊網(wǎng)卡的MAC地址都是惟一且固化在網(wǎng)卡上的。MAC地址由12位16進(jìn)制數(shù)表示，前8位為廠商標(biāo)識，后4位為網(wǎng)卡標(biāo)識。網(wǎng)絡(luò)管理員可按MAC地址把一些站點(diǎn)劃分為一個(gè)邏輯子網(wǎng)。 3、基于路由的VLAN劃分 路由協(xié)議工作在網(wǎng)絡(luò)層，相應(yīng)的工作設(shè)備有路由器和路由交換機(jī)（即三層交換機(jī)）。該方式允許一個(gè)VLAN跨越多個(gè)交換機(jī)，或一個(gè)端口位于多個(gè)VLAN中。 就目前來說，對于VLAN的劃分主要采取上述第1、3種方式，第2種方式為輔助性的方案。 【VLAN技術(shù)簡單談】 局域網(wǎng)的發(fā)展是VLAN產(chǎn)生的基礎(chǔ)，所以在介紹VLAN之前，我們先來了解一下局域網(wǎng)的有關(guān)知識。 局域網(wǎng)（LAN）通常是一個(gè)單獨(dú)的廣播域，主要由Hub、網(wǎng)橋或交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接同一網(wǎng)段內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)形成。處于同一個(gè)局域網(wǎng)之內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間可以直接通信，而處于不同局域網(wǎng)段的設(shè)備之間的通信則必須經(jīng)過路由器才能通信。圖1所示即為使用路由器構(gòu)建的典型的局域網(wǎng)環(huán)境。 隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)展，接入設(shè)備逐漸增多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，必須使用更多的路由器才能將不同的用戶劃分到各自的廣播域中，在不同的局域網(wǎng)之間提供網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。 但這樣做存在兩個(gè)缺陷： 首先，隨著網(wǎng)絡(luò)中路由器數(shù)量的增多，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延逐漸加長，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度的下降。這主要是因?yàn)閿?shù)據(jù)在從一個(gè)局域網(wǎng)傳遞到另一個(gè)局域網(wǎng)時(shí)，必須經(jīng)過路由器的路由操作: 路由器根據(jù)數(shù)據(jù)包中的相應(yīng)信息確定數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址，然后再選擇合適的路徑轉(zhuǎn)發(fā)出去。 其次，用戶是按照它們的物理連接被自然地劃分到不同的用戶組（廣播域）中。這種分割方式并不是根據(jù)工作組中所有用戶的共同需要和帶寬的需求來進(jìn)行的。因此，盡管不同的工作組或部門對帶寬的需求有很大的差異，但它們卻被機(jī)械地劃分到同一個(gè)廣播域中爭用相同的帶寬。 【VLAN的定義及特點(diǎn)】 虛擬局域網(wǎng)VLAN是一組邏輯上的設(shè)備和用戶，這些設(shè)備和用戶并不受物理網(wǎng)段的限制，可以根據(jù)功能、部門及應(yīng)用等因素將它們組織起來，相互之間的通信就好像它們在同一個(gè)網(wǎng)段中一樣，由此得名虛擬局域網(wǎng)。VLAN是一種比較新的技術(shù)，工作在OSI參考模型的第2層和第3層，一個(gè)VLAN就是一個(gè)廣播域，VLAN之間的通信是通過第3層的路由器來完成的。與傳統(tǒng)的局域網(wǎng)技術(shù)相比較，VLAN技術(shù)更加靈活，它具有以下優(yōu)點(diǎn)： ● 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的移動(dòng)、添加和修改的管理開銷減少; ● 可以控制廣播活動(dòng); ● 可提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。 【VLAN的分類】 定義VLAN成員的方法有很多，由此也就分成了幾種不同類型的VLAN。 1. 基于端口的VLAN 基于端口的VLAN的劃分是最簡單、有效的VLAN劃分方法，它按照局域網(wǎng)交換機(jī)端口來定義VLAN成員。VLAN從邏輯上把局域網(wǎng)交換機(jī)的端口劃分開來，從而把終端系統(tǒng)劃分為不同的部分，各部分相對獨(dú)立，在功能上模擬了傳統(tǒng)的局域網(wǎng)�；诙丝诘腣LAN又分為在單交換機(jī)端口和多交換機(jī)端口定義VLAN兩種情況： (1) 多交換機(jī)端口定義VLAN 如圖3所示，交換機(jī)1的1、2、3端口和交換機(jī)2的4、5、6端口組成VLAN1，交換機(jī)1的4、5、6、7、8端口和交換機(jī)2的1、2、3、7、8端口組成VLAN2。 (2) 單交換機(jī)端口定義VLAN 如圖2所示，交換機(jī)的1、2、6、7、8端口組成VLAN1，3、4、5端口組成了VLAN2。這種VLAN只支持一個(gè)交換機(jī)。 基于端口的VLAN的劃分簡單、有效，但其缺點(diǎn)是當(dāng)用戶從一個(gè)端口移動(dòng)到另一個(gè)端口時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理員必須對VLAN成員進(jìn)行重新配置。 2. 基于MAC地址的VLAN 基于MAC地址的VLAN是用終端系統(tǒng)的MAC地址定義的VLAN。MAC地址其實(shí)就是指網(wǎng)卡的標(biāo)識符，每一塊網(wǎng)卡的MAC地址都是惟一的。這種方法允許工作站移動(dòng)到網(wǎng)絡(luò)的其他物理網(wǎng)段，而自動(dòng)保持原來的VLAN成員資格。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時(shí)，該方案可以說是一個(gè)好的方法，但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、用戶的增加，則會(huì)在很大程度上加大管理的難度。 3. 基于路由的VLAN 路由協(xié)議工作在7層協(xié)議的第3層—網(wǎng)絡(luò)層，比如基于IP和IPX的路由協(xié)議，這類設(shè)備包括路由器和路由交換機(jī)。該方式允許一個(gè)VLAN跨越多個(gè)交換機(jī)，或一個(gè)端口位于多個(gè)VLAN中。 4. 基于策略的VLAN 基于策略的VLAN的劃分是一種比較有效而直接的方式，主要取決于在VLAN的劃分中所采用的策略。 【VLAN發(fā)展趨勢】 目前在寬帶網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)的VLAN基本上能滿足廣大網(wǎng)絡(luò)用戶的需求，但其網(wǎng)絡(luò)性能、網(wǎng)絡(luò)流量控制、網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)先級控制等還有待提高。前面所提到的VTP技術(shù)、STP技術(shù)，基于三層交換的VLAN技術(shù)等在VLAN使用中存在網(wǎng)絡(luò)效率的瓶頸問題，這主要是IEEE802.1Q、IEEE802.1D協(xié)議的不完善所致，IEEE正在制定和完善IEEE802.1S（Multiple Spanning Trees）和IEEE802.1W（Rapid Reconfiguration of Spanning Tree）來改善VLAN的性能。采用IEEE802.3z和IEEE802.3ab協(xié)議，并結(jié)合使用RISC（精簡指令集計(jì)算）處理器或者網(wǎng)絡(luò)處理器而研制的吉位VLAN交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)流量等方面采取了相應(yīng)的措施，大大提高了VLAN網(wǎng)絡(luò)的性能。IEEE802.1P協(xié)議提出了COS（Class of Service）標(biāo)準(zhǔn)，這使網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)先級控制機(jī)制有了參考。 【公司內(nèi)部進(jìn)行VLAN的劃分實(shí)例】 對于每個(gè)公司而言都有自己不同的需求，下面我們給出一個(gè)典型的公司的VLAN的實(shí)例，這樣也可以成為我們以后為公司劃分VLAN的依據(jù)。 某公司現(xiàn)在有工程部、銷售部、財(cái)務(wù)部。VLAN的劃分：工程部VLAN10，銷售部VLAN20，財(cái)務(wù)部VLAN30，并且各部門還可以相互通訊�，F(xiàn)有設(shè)備如下:Cisco 3640路由器，Cisco Catalyst 2924交換機(jī)一臺，二級交換機(jī)若干臺。 交換機(jī)配置文件中的部分代碼如下： ...... ! interface vlan10 ip address 192.168.0.1 ! interface vlan20 ip address 192.168.1.1 ! interface vlan30 ip address 192.168.2.1 ! ...... 路由器配置文件中的部分代碼如下： ...... interface FastEthernet 1/0.1 encapsulation isl 10 ip address 192.168.0.2 ! interface FastEthernet 1/0.2 encapsulation isl 20 ip address 192.168.1.2 ! interface FastEthernet 1/0.3 encapsulation isl 30 ip address 192.168.2.2 ! ...... ! router rip network 192.168.0.0 !
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