vlan的意義、劃分

1、 交換機(jī)VLAN的定義、意義以及劃分方式 什么是VLAN    虛擬網(wǎng)技術(shù)（VLAN，Virtual Local Area Network）的誕生主要源于廣播。廣播在網(wǎng)絡(luò)中起著非常重要的作用，如發(fā)現(xiàn)新設(shè)備、調(diào)整網(wǎng)絡(luò)路徑、IP地址租賃等等，許多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都要用到廣播，如。然而，隨著網(wǎng)絡(luò)內(nèi)計算機(jī)數(shù)量的增多，廣播包的數(shù)量也會急劇增加，當(dāng)廣播包的數(shù)量占到通訊總量的30%時，網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率將會明顯下降。所以，當(dāng)局域網(wǎng)內(nèi)的計算機(jī)達(dá)到一定數(shù)量后（通常限制在150200臺以內(nèi)），通常采用劃分VLAN的方式將網(wǎng)絡(luò)分隔開來，將一個大的廣播域劃分為若干個小的

2、廣播域，以減小廣播可能造成的損害。    如何分隔大的廣播域呢？最簡單的方案就是物理分隔，即將一個完整的網(wǎng)絡(luò)物理地分隔成兩個或多個子網(wǎng)絡(luò)，然后，再通過一個能夠隔離廣播的路由設(shè)備將彼此連接起來。除了物理分隔的方法之外，就是在交換機(jī)上采用邏輯分隔的方式，將一個大的局域網(wǎng)劃分為若干個小的虛擬子網(wǎng)（如圖2所示），即VLAN，從而使每一個子網(wǎng)都成為一個單獨的廣播域，子網(wǎng)之間進(jìn)行通信必須通過三層設(shè)備。當(dāng)VLAN在交換機(jī)上劃分后，不同VLAN間的設(shè)備就如同是被物理地分割。也就是說，連接到同一交換機(jī)、然而處于不同VLAN的設(shè)備，就如同被物理地連接到兩個位于不同網(wǎng)段的交換

3、機(jī)上一樣，彼此之間的通信一定要經(jīng)過路由設(shè)備，否則，他們之間將無法得知對方的存在，將無法進(jìn)行任何通信?雖然劃分VLAN的方式有許多種，但是，使用最多的仍然是基于端口的VLAN。不同廠商的交換機(jī)大多支持以下幾種VLAN的劃分方式：    1. 基于端口的VLAN    基于端口的VLAN是最常使用的劃分VLAN的方式，幾乎被所有的交換機(jī)所支持。所謂基于端口的VLAN，是指由網(wǎng)絡(luò)管理員使用網(wǎng)管軟件或直接設(shè)置交換機(jī)，將某些端口直接地、強(qiáng)制性地分配給某個VLAN。除非網(wǎng)管人員重新設(shè)置，否則，這些端口將一直保持對該VLAN的從

4、屬性，即屬于該VLAN，因此，這種劃分方式也稱為靜態(tài)VLAN。這種方法雖然在網(wǎng)絡(luò)管理員進(jìn)行VLAN劃分操作時會比較麻煩，但相對安全，并且容易配置和維護(hù)。同時，由于不同VLAN間的端口不能直接相互通訊，因此，每個VLAN都有自己獨立的生成樹。此外，交換機(jī)之間在不同VLAN中可以有多個并行鏈路，以提高VLAN內(nèi)部的交換速率，增加交換機(jī)之間的帶寬。    需要注意的是，不僅可以將同一交換機(jī)的不同端口劃分為同一VLAN，而且還可以設(shè)置跨越交換機(jī)的VLAN（如圖3所示），即將不同交換機(jī)的不同端口劃分至同一VLAN，這就完全解決了位于不同物理位置、連接至不同交換機(jī)中

5、的用戶如何使之處于同一VLAN的難題。例如，在一個擁有數(shù)百臺計算機(jī)的校園網(wǎng)中，為了提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，可以將所有用戶劃分為行政和教學(xué)兩個VLAN。雖然各學(xué)院、系、教研室位于不同的建筑物內(nèi)，連接至不同的交換機(jī)，但仍然能夠根據(jù)其連接的端口將其劃分至同一VLAN。需要注意的是，如果交換機(jī)某端口連接至一個集線器，那么，該集線器以及其連接的所有計算機(jī)都將屬于該端口的VLAN。    2. 基于MAC的VLAN    所謂基于MAC的VLAN，是指借助智能管理軟件根據(jù)MAC地址來劃分VLAN。該劃分方式一般用在每一交換機(jī)端口只連

6、接一個終端的情況。也就是說，當(dāng)端口連接至集線器或交換機(jī)時，該種劃分方式并不適用。端口借助網(wǎng)絡(luò)包的MAC地址、邏輯地址或協(xié)議類型來確定其VLAN的從屬，將端口劃分至不同VLAN。當(dāng)一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點剛連接到交換機(jī)時，此時交換機(jī)端口尚未分配，于是，交換機(jī)通過讀取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的MAC地址，動態(tài)地將該端口劃入某個虛擬網(wǎng)。一旦網(wǎng)管人員配置好后，用戶的計算機(jī)就可以隨意改變其連接的交換機(jī)端口，而不會由此而改變自己的VLAN。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)未定義的MAC地址，交換機(jī)可以按照預(yù)先設(shè)定的方式向網(wǎng)管人員報警，再由網(wǎng)管人員作相應(yīng)的處理。例如，網(wǎng)絡(luò)管理員有一臺筆記本電腦，由于工作性質(zhì)的關(guān)系，他需要經(jīng)常到各部門聯(lián)機(jī)工作。當(dāng)該筆記本電腦

7、從端口A移動到端口B時，交換機(jī)能夠自動識別經(jīng)過端口B的源MAC地址，自動把端口A從當(dāng)前VLAN中刪除，而把端口B定義到當(dāng)前VLAN中。這種定義方法的優(yōu)點是當(dāng)終端在交換式網(wǎng)絡(luò)中移動時，不必重新定義虛擬網(wǎng)，交換機(jī)能夠自動進(jìn)行識別和定義。因此，基于MAC的VLAN也稱為動態(tài)VLAN。由于MAC地址具有世界唯一性，因此，該VLAN劃分方式的安全性也較高。3. 基于IP的VLAN    所謂基于IP的VALN，是指根據(jù)IP地址來劃分的VLAN。交換機(jī)屬OSI第二層，因此，普通交換機(jī)不能識別幀中的網(wǎng)絡(luò)層報文，但隨著第三層交換機(jī)的出現(xiàn)，將第二層的交換功能和第三層的路由

8、功能結(jié)合在一起，從而使交換機(jī)也能夠識別網(wǎng)絡(luò)層報文，可以使用報文中的IP地址來定義VLAN。因此，當(dāng)某一用戶設(shè)置有多個IP地址時，或該端口連接到的集線器中擁有多個TCP/IP用戶時，通過基于IP的VLAN，該用戶或該端口就可以同時訪問多個虛擬網(wǎng)。在該模式下，位于不同VLAN的多個部門（每種業(yè)務(wù)設(shè)置成一個虛擬網(wǎng)）均可同時訪問同一臺網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，也可以同時訪問多個虛擬網(wǎng)的資源，還可讓多個虛擬網(wǎng)間的連接只需一個路由端口即可完成。這種定義方法的優(yōu)點是當(dāng)某一終端使用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議或IP地址改變時，交換機(jī)能夠自動識別，重新定義VLAN，不需要管理員干預(yù)。但由于IP地址可以人為地、不受約束地自由設(shè)置，因此，使用該

9、方式劃分VLAN也會帶來安全上的隱患。    4. 基于組播的VLAN    組播作為一點對多點的通信，是節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬的有效方法之一。在多媒體應(yīng)用中，當(dāng)需要將一個節(jié)點的多媒體信號傳送到多個節(jié)點時，無論是采用重復(fù)點對點通信方式，還是采用廣播的方式，都會嚴(yán)重浪費網(wǎng)絡(luò)帶寬，而只有組播才是最好的選擇。組播能夠使一個或多個發(fā)送者將幀發(fā)送給組地址，而不是單個主機(jī)。其中，那些希望參加某一特定組的接收者，需要將含有組地址的IGMP“加入消息”發(fā)送給最鄰近的路由器，然后，路由器使用多點廣播路由協(xié)議（例如DVMRP、PIM等）建立從源

10、到所有接收者的分發(fā)樹。接收者在任何時候都可以動態(tài)地參加或離開某個多點廣播組。支持IP多點廣播的應(yīng)用包括：音頻/視頻會議、“push”技術(shù)（如股票行情、運動記分、報文）和虛擬現(xiàn)實游戲?；诮M播的VLAN，就是動態(tài)地把那些需要同時通信的端口定義到一個VLAN中，并在VLAN中用廣播的方法解決點對多點通信的問題。VLAN的重要意義    VLAN中的成員與其物理位置無關(guān)，既可連接至同一臺交換機(jī)，也可連接至不同交換機(jī)。     降低移動和變更的管理成本    使用VLAN，當(dāng)需要把一

11、臺計算機(jī)從一個子網(wǎng)轉(zhuǎn)移到另一個子網(wǎng)時，只需在交換機(jī)上重新定義一下VLAN成員即可。尤其是在采用MAC地址動態(tài)劃分VLAN時，當(dāng)用戶將計算機(jī)從一個交換機(jī)端口移動到另一個交換機(jī)端口，由于其網(wǎng)卡的MAC地址并不改變，所以，交換機(jī)能夠自動跟蹤該終端的MAC地址，并自動將其納入定義的VLAN中。     控制廣播    由于所有的廣播都只在本VLAN內(nèi)進(jìn)行，而不再擴(kuò)散到其他VLAN上，所以，把校園網(wǎng)絡(luò)適當(dāng)?shù)貏澐殖扇舾奢^小的VLAN，將大大減少廣播對網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用，從而提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，并有效地避免廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生以及在整個網(wǎng)絡(luò)

12、的蔓延。     支持多媒體技術(shù)和高效組播控制    組播技術(shù)是支持多媒體應(yīng)用的有效手段，在交換機(jī)中用組播組動態(tài)定義VLAN，并自動把組播報文只復(fù)制給同一VLAN中的終端，大大提高了多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，更有效地使用了帶寬，降低了網(wǎng)絡(luò)因擁擠而阻塞的可能性。     增強(qiáng)安全性    由于交換機(jī)只能在同一VLAN內(nèi)的端口之間交換數(shù)據(jù)，不同VLAN的端口不能直接相互訪問。同時，可以在Trunk（中繼）中設(shè)置允許訪問的VLAN，從而限制未經(jīng)

13、允許的VLAN訪問，保證VLAN只被授權(quán)的用戶訪問。因此，通過劃分VLAN，可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)安全性，防止某些非授權(quán)用戶對敏感數(shù)據(jù)的訪問。     網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督和管理的自動化    由于可以通過網(wǎng)管軟件查看VLAN間和VLAN內(nèi)的各類通信信息，而這些信息對于確定網(wǎng)絡(luò)拓樸與路由，以及設(shè)置服務(wù)器的位置都十分有用。通過劃分VLAN，可以使網(wǎng)絡(luò)管理變得更簡單、更輕松、更有效。實現(xiàn)VLAN需要的設(shè)備    若欲在校園網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)VLAN，首先需要支持VLAN的交換機(jī)。當(dāng)然，并不要求所有的交換

14、機(jī)都支持VLAN，但是，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)必須至少有一臺交換機(jī)支持VLAN，否則，VLAN的劃分就是不可能的。在選擇支持VLAN的設(shè)置時，應(yīng)當(dāng)注意以下幾個方面的問題：    第一，中心交換機(jī)必須支持VLAN，并且擁有三層交換功能。由于VLAN之間的通訊必須借助三層設(shè)備才能實現(xiàn)，因此，如果沒有三層設(shè)備，VLAN的劃分將失去其原有的意義。原因很簡單，我們的目的不是阻隔通信，而是試圖使通信變得更快捷、更安全。若欲實現(xiàn)VLAN間的無阻塞線速傳輸，就必須采用集網(wǎng)橋和路由于一身的三層交換機(jī)，而不能采用傳輸?shù)穆酚善鳌７駝t，VLAN間的傳輸將成為制約網(wǎng)絡(luò)效率的瓶頸。 &#

15、160;  第二，若欲在一臺交換機(jī)上劃分兩個或兩個以上的VLAN，那么，該交換機(jī)也必須支持VLAN劃分功能。如果交換機(jī)上只有一個VLAN，那么，完全可以將該VLAN劃分在第三層交換機(jī)或所級聯(lián)交換機(jī)的端口上。但是，如果若欲在交換機(jī)劃分兩個以上的VLAN，那么，該交換機(jī)就必須是可網(wǎng)管的，而且必須支持VLAN。    第三，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有劃分有VLAN的交換機(jī)必須支持同一種VLAN和中繼協(xié)議，即IEEE 802.1Q和802.3ad網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。否則，將無法實現(xiàn)VLAN在不同交換機(jī)之間的跨越。    第四，應(yīng)當(dāng)盡量采用同一品牌的交換機(jī)，以保證產(chǎn)品和技術(shù)的兼容性，并可采用同一網(wǎng)絡(luò)管理軟件，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的統(tǒng)一管理，簡化網(wǎng)絡(luò)配置操作。盡管不同廠商都執(zhí)行相同的國際標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，但同時也大量采有獨特的協(xié)議和技術(shù)（如Cisco的ISL），因此，在交換機(jī)間實現(xiàn)VLAN中繼時，會遇到許多困難，產(chǎn)生許多