虛擬網(wǎng)

詞語(yǔ)解釋

虛擬網(wǎng)（Virtual Network）是指在物理網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，利用軟件和硬件的技術(shù)，建立一個(gè)邏輯上的網(wǎng)絡(luò)，以滿足不同用戶的需求。虛擬網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是可以根據(jù)不同的需求，自動(dòng)劃分網(wǎng)絡(luò)，靈活性高，可以有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，降低網(wǎng)絡(luò)管理成本，提高網(wǎng)絡(luò)管理效率。虛擬網(wǎng)的應(yīng)用主要是在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，它可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的虛擬化，從而滿足不同網(wǎng)絡(luò)的需求。例如，在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，可以利用虛擬網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隔離，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的虛擬隔離，從而保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全，避免網(wǎng)絡(luò)攻擊。此外，虛擬網(wǎng)還可以實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的虛擬聯(lián)合，從而滿足不同網(wǎng)絡(luò)的需求。虛擬網(wǎng)還可以用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，可以通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)來(lái)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的性能，從而發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，提高網(wǎng)絡(luò)的可用性和安全性。此外，虛擬網(wǎng)還可以用于網(wǎng)絡(luò)管理，可以通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)來(lái)管理網(wǎng)絡(luò)，從而提高網(wǎng)絡(luò)的可用性和安全性。總之，虛擬網(wǎng)是在物理網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，利用軟件和硬件的技術(shù)，建立一個(gè)邏輯上的網(wǎng)絡(luò)，以滿足不同用戶的需求，它具有靈活性高、可以有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源、可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隔離、虛擬網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)管理等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)的可用性和安全性，為用戶提供更好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

   虛似局域網(wǎng) vlan簡(jiǎn)單介紹

有很多企業(yè)在發(fā)展的初期，人員較少，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求也不高，而且為了節(jié)約成本，很多企業(yè)網(wǎng)都采用了通過(guò)路由器實(shí)現(xiàn)分段的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)（圖1）。在這樣的網(wǎng)絡(luò)下，每一個(gè)局域網(wǎng)上的廣播數(shù)據(jù)包都可以被該段上的所有設(shè)備收到，而無(wú)論這些設(shè)備是否需要。隨著企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，特別是多媒體在企業(yè)局域網(wǎng)中的應(yīng)用，使每個(gè)部門內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸量非常大。此外，由于公司發(fā)展中一些遺留下來(lái)的問(wèn)題，使得一個(gè)部門的員工不能相對(duì)集中辦公。更重要的是，公司的財(cái)務(wù)部門需要越來(lái)越高的安全性，不能和其他的部門混用一個(gè)以太網(wǎng)段，以防止數(shù)據(jù)竊聽(tīng)。這些新問(wèn)題需要更靈活地配置局域網(wǎng)，因此就產(chǎn)生了虛擬局域網(wǎng)（Virtual LAN）技術(shù)。

虛擬網(wǎng)是指在物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)上，利用交換機(jī)和路由器的功能，配置網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而允許網(wǎng)絡(luò)管理員任意地將一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的任何數(shù)量網(wǎng)段聚合成一個(gè)用戶組，就好像它們是一個(gè)單獨(dú)的局域網(wǎng)。近期虛擬網(wǎng)（VLAN）迅速崛起，并成為最具生命力的組網(wǎng)技術(shù)之一。（圖2）

虛擬局域網(wǎng)的特點(diǎn)

在使用帶寬、靈活性、性能等方面，虛擬局域網(wǎng)（VLAN）都顯示出很大優(yōu)勢(shì)。虛擬局域網(wǎng)的使用能夠方便地進(jìn)行用戶的增加、刪除、移動(dòng)等工作，提高網(wǎng)絡(luò)管理的效率。他具有以下特點(diǎn)：

1、靈活的、軟定義的、邊界獨(dú)立于物理媒質(zhì)的設(shè)備群。VLAN概念的引入，使交換機(jī)承擔(dān)了網(wǎng)絡(luò)的分段工作，而不再使用路由器來(lái)完成。通過(guò)使用VLAN，能夠把原來(lái)一個(gè)物理的局域網(wǎng)劃分成很多個(gè)邏輯意義上的子網(wǎng)，而不必考慮具體的物理位置，每一個(gè)VLAN都可以對(duì)應(yīng)于一個(gè)邏輯單位，如部門、車間和項(xiàng)目組等。

2、廣播流量被限制在軟定義的邊界內(nèi)、提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。由于在相同VLAN內(nèi)的主機(jī)間傳送的數(shù)據(jù)不會(huì)影響到其他VLAN上的主機(jī)，因此減少了數(shù)據(jù)竊聽(tīng)的可能性，極大地增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。

3、在同一個(gè)虛擬局域網(wǎng)成員之間提供低延遲、線速的通信。能夠在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)劃分網(wǎng)段或者微網(wǎng)段，提高網(wǎng)絡(luò)分組的靈活性。VLAN技術(shù)通過(guò)把網(wǎng)絡(luò)分成邏輯上的不同廣播域，使網(wǎng)絡(luò)上傳送的包只在與位于同一個(gè)VLAN的端口之間交換。這樣就限制了某個(gè)局域網(wǎng)只與同一個(gè)VLAN的其它局域網(wǎng)互相連，避免浪費(fèi)帶寬，從而消除了傳統(tǒng)的橋接／交換網(wǎng)絡(luò)的固有缺陷——包經(jīng)常被傳送到并不需要它的局域網(wǎng)中。這也改善了網(wǎng)絡(luò)配置規(guī)模的靈活性，尤其是在支持廣播／多播協(xié)議和應(yīng)用程序的局域網(wǎng)環(huán)境中，會(huì)遭遇到如潮水般涌來(lái)的包。而在 VLAN結(jié)構(gòu)中，可以輕松地拒絕其他VLAN的包，從而大大減少網(wǎng)絡(luò)流量。

虛擬局域網(wǎng)的分類

虛擬局域網(wǎng)是一種軟技術(shù)，如何分類，將決定此技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中能否發(fā)揮到預(yù)期作用，下面將介紹虛擬局域網(wǎng)的分類以及特性。常見(jiàn)的虛擬局域網(wǎng)分類有三種：基于端口、基于硬件MAC地址、基于網(wǎng)絡(luò)層。

1、基于端口

基于端口的虛擬局域網(wǎng)劃分是比較流行和最早的劃分方式，其特點(diǎn)是將交換機(jī)按照端口進(jìn)行分組，每一組定義為一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。這些交換機(jī)端口分組可以在一臺(tái)交換機(jī)上也可以跨越幾個(gè)交換機(jī)（例如，1號(hào)交換機(jī)的端口1和2以及2號(hào)交換機(jī)的端口4、5、6和7上的最終工作站組成了虛擬局域網(wǎng)A；而1號(hào)交換機(jī)的端口3、4、5、6、7和8加上2號(hào)交換機(jī)的端口1、2、3和8上的最終工作站組成了虛擬局域網(wǎng)B）。

圖3

端口分組目前是定義虛擬局域網(wǎng)成員最常用的方法，而且配置也相當(dāng)直截了當(dāng)。純粹用端口分組來(lái)定義虛擬局域網(wǎng)不會(huì)容許多個(gè)虛擬局域網(wǎng)包含同一個(gè)實(shí)際網(wǎng)段（或交換機(jī)端口）。其特點(diǎn)是一個(gè)虛擬局域網(wǎng)的各個(gè)端口上的所有終端都在一個(gè)廣播域中，它們相互可以通信，不同的虛擬局域網(wǎng)之間進(jìn)行通信需經(jīng)過(guò)路由來(lái)進(jìn)行。這種虛擬局域網(wǎng)劃分方式的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，從一個(gè)端口發(fā)出的廣播，直接發(fā)送到虛擬局域網(wǎng)內(nèi)的其他端口，也便于直接監(jiān)控。但是，用端口定義虛擬局域網(wǎng)的主要局限性是：使用不夠靈活，當(dāng)用戶從一個(gè)端口移動(dòng)到另一個(gè)端口的時(shí)候網(wǎng)絡(luò)管理員必須重新配置虛擬局域網(wǎng)成員。不過(guò)這一點(diǎn)可以通過(guò)靈活的網(wǎng)絡(luò)管理軟件來(lái)彌補(bǔ)。

2 、基于硬件MAC地址層

基于硬件MAC地址層地址的虛擬局域網(wǎng)具有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。由于硬件地址層的地址是硬連接到工作站的網(wǎng)絡(luò)界面卡（NIC）上的，所以基于硬件地址層地址的的虛擬局域網(wǎng)使網(wǎng)絡(luò)管理者能夠把網(wǎng)絡(luò)上的工作站移動(dòng)到不同的實(shí)際位置，而且可以讓這臺(tái)工作站自動(dòng)地保持它原有的虛擬局域網(wǎng)成員資格。按照這種方式，由硬件地址層地址定義的虛擬局域網(wǎng)可以被視為基于用戶的虛擬局域網(wǎng)。

這種方式的虛擬局域網(wǎng)，交換機(jī)對(duì)終端的MAC地址和交換機(jī)端口進(jìn)行跟蹤，在新終端入網(wǎng)時(shí)根據(jù)已經(jīng)定義的虛擬局域網(wǎng)——MAC對(duì)應(yīng)表將其劃歸至某一個(gè)虛擬局域網(wǎng)，而無(wú)論該終端在網(wǎng)絡(luò)中怎樣移動(dòng)，由于其MAC地址保持不變，故不需進(jìn)行虛擬局域網(wǎng)的重新配置。這種劃分方式減少了網(wǎng)絡(luò)管理員的日常維護(hù)工作量，不足之處在于所有的終端必須被明確的分配在一個(gè)具體的虛擬局域網(wǎng)，任何時(shí)候增加終端或者更換網(wǎng)卡，都要對(duì)虛擬局域網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)對(duì)該終端的動(dòng)態(tài)跟蹤。

基于硬件地址層地址的虛擬局域網(wǎng)解決方案的缺點(diǎn)之一是要求所有的用戶必須初始配置在至少一個(gè)虛擬局域網(wǎng)中。在這次初始手工配置之后，用戶的自動(dòng)跟蹤才有可能實(shí)現(xiàn)，而且取決于特定的供應(yīng)商解決方案。然而，這種不得不在一開(kāi)始先用人工配置虛擬局域網(wǎng)的方法，其缺點(diǎn)在一個(gè)非常大的網(wǎng)絡(luò)中變得非常明顯：幾千個(gè)用戶必須逐個(gè)地分配到各自特定的虛擬局域網(wǎng)中。某些供應(yīng)商已經(jīng)減少了初始手工配置基于硬件地址的虛擬局域網(wǎng)的繁重任務(wù)，它們采用根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前狀態(tài)生成虛擬局域網(wǎng)的工具，也就是說(shuō)為每一個(gè)子網(wǎng)生成一個(gè)基于硬件地址的虛擬局域網(wǎng)。

3 、基于網(wǎng)絡(luò)層

基于網(wǎng)絡(luò)層的虛擬局域網(wǎng)劃分也叫做基于策略（POLICY）的劃分，是這幾種劃分方式中最高級(jí)也是最為復(fù)雜的。基于網(wǎng)絡(luò)層的虛擬局域網(wǎng)使用協(xié)議（如果網(wǎng)絡(luò)中存在多協(xié)議的話）或網(wǎng)絡(luò)層地址（如TCP/IP中的子網(wǎng)段地址）來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)成員。利用網(wǎng)絡(luò)層定義虛擬網(wǎng)有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。第一，這種方式可以按傳輸協(xié)議劃分網(wǎng)段。其次，用戶可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部自由移動(dòng)而不用重新配置自己的工作站。第三，這種類型的虛擬網(wǎng)可以減少由于協(xié)議轉(zhuǎn)換而造成的網(wǎng)絡(luò)延遲。這種方式看起來(lái)是最為理想的方式，但是在采用這種劃分之前，要明確兩件事情：一是IP盜用，二是對(duì)設(shè)備要求較高，不是所有設(shè)備都支持這種方式。

虛擬局域網(wǎng)的應(yīng)用

由于虛擬局域網(wǎng)具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，在各種企業(yè)中都有了很好的應(yīng)用。下面就根據(jù)不同的案例來(lái)分析虛擬局域網(wǎng)的應(yīng)用情況。

1、局域網(wǎng)內(nèi)部的局域網(wǎng)

往往很多企業(yè)已經(jīng)具有一個(gè)相當(dāng)規(guī)模的局域網(wǎng)，但是現(xiàn)在企業(yè)內(nèi)部因?yàn)楸Ｃ芑蛘咂渌�，要求各業(yè)務(wù)部門或者課題組獨(dú)立成為一個(gè)局域網(wǎng)，同時(shí)，各業(yè)務(wù)部門或者課題組的人員不一定是在同一個(gè)辦公地點(diǎn)，各網(wǎng)絡(luò)之間不允許互相訪問(wèn)。根據(jù)這種情況，可以有幾種解決方法，但是虛擬局域網(wǎng)解決方法可能是最好的。為了完成上述任務(wù)，我們要做的工作是收集各部門或者課題組的人員組成、所在位置、與交換機(jī)連接的端口等信息。根據(jù)部門數(shù)量對(duì)交換機(jī)進(jìn)行配置，創(chuàng)建虛擬局域網(wǎng)，設(shè)置中繼，最后，在一個(gè)公用的局域網(wǎng)內(nèi)部劃分出來(lái)若干個(gè)虛擬的局域網(wǎng)，同時(shí)減少了局域網(wǎng)內(nèi)的廣播，提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。這樣的虛擬局域網(wǎng)可以方便地根據(jù)需要增加、改變、刪除。

2、共享訪問(wèn)——訪問(wèn)共同的接入點(diǎn)和服務(wù)器

在一些大型寫字樓或商業(yè)建筑（酒店、展覽中心等），經(jīng)常存在這樣的現(xiàn)象：大樓出租給各個(gè)單位，并且大樓內(nèi)部已經(jīng)構(gòu)建好了局域網(wǎng)，提供給入駐企業(yè)或客戶網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，并通過(guò)共同的出口訪問(wèn)Internet或者大樓內(nèi)部的綜合信息服務(wù)器。由于大樓的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是統(tǒng)一的，使用的客戶有物業(yè)管理人員、有其他不同單位的客戶。在這樣一個(gè)共享的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，解決不同企業(yè)或單位對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求的同時(shí)，還要保證各企業(yè)間信息的獨(dú)立性。這種情況下，虛擬局域網(wǎng)提供了很好的解決方案。大廈的系統(tǒng)管理員可以為入駐企業(yè)創(chuàng)建一個(gè)個(gè)獨(dú)立的虛擬局域網(wǎng)，保證企業(yè)內(nèi)部的互相訪問(wèn)和企業(yè)間信息的獨(dú)立，然后利用中繼技術(shù)，將提供接入服務(wù)的代理服務(wù)器或者路由器所對(duì)應(yīng)的局域網(wǎng)接口配置成為中繼模式，實(shí)現(xiàn)共享接入。這種配置方式還有一個(gè)好處，可以根據(jù)需要設(shè)置中繼的訪問(wèn)許可，靈活地允許或者拒絕某個(gè)虛擬局域網(wǎng)的訪問(wèn)。

3、交疊虛擬局域網(wǎng)

交疊虛擬局域網(wǎng)是在基于端口劃分虛擬局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上提出來(lái)的，最早的交換機(jī)每一個(gè)端口只能同時(shí)屬于一個(gè)虛擬局域網(wǎng)，交疊虛擬局域網(wǎng)允許一個(gè)交換機(jī)端口同時(shí)屬于多個(gè)虛擬局域網(wǎng)。這種技術(shù)可以解決一些突發(fā)性的、臨時(shí)性的虛擬局域網(wǎng)劃分。比如在一個(gè)科研機(jī)構(gòu)，已經(jīng)劃分了若干個(gè)虛擬局域網(wǎng)，但是因?yàn)槟硞€(gè)科研任務(wù)，從各個(gè)虛擬局域網(wǎng)里面抽調(diào)出來(lái)技術(shù)人員臨時(shí)組成課題組，要求課題組內(nèi)部通信自如，同時(shí)各科研人員還要保持和原來(lái)的虛擬局域網(wǎng)進(jìn)行信息交流。如果采用路由和訪問(wèn)列表控制技術(shù)，成本會(huì)較大，同時(shí)會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)性能。交疊技術(shù)的出現(xiàn)，為這一問(wèn)題提供了廉價(jià)的解決方法；只需要將要加入課題組的人員所對(duì)應(yīng)的交換機(jī)端口設(shè)置成為支持多個(gè)虛擬局域網(wǎng)，然后創(chuàng)建一個(gè)新虛擬局域網(wǎng)，將所有人員劃分到新虛擬局域網(wǎng)，保持各人員原來(lái)所屬虛擬局域網(wǎng)不變即可。

圖4

以上簡(jiǎn)單的介紹了虛擬局域網(wǎng)的主要技術(shù)和一些實(shí)際應(yīng)用，希望會(huì)給讀者帶來(lái)有益的幫助。隨著現(xiàn)代交換技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)，并將隨著網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用得到普及，虛擬局域網(wǎng)將成為眾多網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、規(guī)劃和管理人員歡迎和使用的技術(shù)。

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