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VLAN
阅读:12459时间:2011-05-25 15:49:38

  VLAN是英文Virtual Local Area Network的缩写,即虚拟局域网。VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段,从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。一方面,VLAN建立在局域网交换机的基础之上;另一方面,VLAN是局域交换网的灵魂。这是因为通过VLAN用户能方便地在网络中移动和快捷地组建宽带网络,而无需改变任何硬件和通信线路。这样,网络管理员就能从逻辑上对用户和网络资源进行分配,而无需考虑物理连接方式。 VLAN充分体现了现代网络技术的重要特征:高速、灵活、管理简便和扩展容易。是否具有VLAN功能是衡量局域网交换机的一项重要指标。网络的虚拟化是未来网络发展的潮流。

概述

  IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。VLAN技术的出现,使得管理员根据实际应用需求,把同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广播域,每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站,与物理上形成的LAN有着相同的属性。由于它是从逻辑上划分,而不是从物理上划分,所以同一个VLAN内的各个工作站没有限制在同一个物理范围中,即这些工作站可以在不同物理LAN网段。由VLAN的特点可知,一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中,从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。

  交换技术的发展,也加快了新的交换技术(VLAN)的应用速度。通过将企业网络划分为虚拟网络VLAN网段,可以强化网络管理和网络安全,控制不必要的数据广播。在共享网络中,一个物理的网段就是一个广播域。而在交换网络中,广播域可以是有一组任意选定的第二层网络地址(MAC地址)组成的虚拟网段。这样,网络中工作组的划分可以突破共享网络中的地理位置限制,而完全根据管理功能来划分。这种基于工作流的分组模式,大大提高了网络规划和重组的管理功能。在同一个VLAN中的工作站,不论它们实际与哪个交换机连接,它们之间的通讯就好象在独立的交换机上一样。同一个VLAN中的广播只有VLAN中的成员才能听到,而不会传输到其他的 VLAN中去,这样可以很好的控制不必要的广播风暴的产生。同时,若没有路由的话,不同VLAN之间不能相互通讯,这样增加了企业网络中不同部门之间的安全性。网络管理员可以通过配置VLAN之间的路由来全面管理企业内部不同管理单元之间的信息互访。交换机是根据用户工作站的MAC地址来划分VLAN的。所以,用户可以自由的在企业网络中移动办公,不论他在何处接入交换网络,他都可以与VLAN内其他用户自如通讯。

  VLAN网络可以是有混合的网络类型设备组成,比如:10M以太网、100M以太网、令牌网、FDDI、CDDI等等,可以是工作站、服务器、集线器、网络上行主干等等。

  VLAN除了能将网络划分为多个广播域,从而有效地控制广播风暴的发生,以及使网络的拓扑结构变得非常灵活的优点外,还可以用于控制网络中不同部门、不同站点之间的互相访问。

  VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议,它在以太网帧的基础上增加了VLAN头,用VLAN ID把用户划分为更小的工作组,限制不同工作组间的用户互访,每个工作组就是一个虚拟局域网。虚拟局域网的好处是可以限制广播范围,并能够形成虚拟工作组,动态管理网络。

优点

  1、控制网络的广播风暴

  采用VLAN技术,可将某个交换端口划到某个VLAN中,而一个VLAN的广播风暴不会影响其它VLAN的性能。

  2、确保网络安全

  共享式局域网之所以很难保证网络的安全性,是因为只要用户插入一个活动端口,就能访问网络。而VLAN能限制个别用户的访问,控制广播组的大小和位置,甚至能锁定某台设备的MAC地址,因此VLAN能确保网络的安全性。

  3、简化网络管理

  网络管理员能借助于VLAN技术轻松管理整个网络。例如需要为完成某个项目建立一个工作组网络,其成员可能遍及全国或全世界,此时,网络管理员只需设置几条命令,就能在几分钟内建立该项目的VLAN网络,其成员使用VLAN网络,就像在本地使用局域网一样。

  4、成本降低

  成本高昂的网络升级需求减少,现有带宽和上行链路的利用率更高,因此可节约成本。

  5、性能提高

  将第二层平面网络划分为多个逻辑工作组(广播域)可以减少网络上不必要的流量并提高性能。

分类

  VLAN的分类主要有以下几种:

  1.根据端口来划分VLAN

  基于端口的VLAN是划分虚拟局域网最简单也是最有效的方法,这实际上是某些交换端口的集合,网络管理员只需要管理和配置交换端口,而不管交换端口连接什么设备。

  2.根据MAC地址划分VLAN

  由于只有网卡才分配有MAC地址,因此按MAC地址来划分VLAN实际上是将某些工作站和服务器划属于某个VLAN。事实上,该VLAN是一些MAC地址的集合。当设备移动时,VLAN能够自动识别。网络管理需要管理和配置设备的MAC地址,显然当网络规模很大,设备很多时,会给管理带来难度。

  3.根据网络层划分VLAN

  这种划分VLAN的方法是根据每个主机的网络层地址或协议类型(如果支持多协议)划分的,虽然这种划分方法是根据网络地址,比如IP地址,但它不是路由,与网络层的路由毫无关系。

  这种方法的优点是用户的物理位置改变了,不需要重新配置所属的VLAN,而且可以根据协议类型来划分VLAN,这对网络管理者来说很重要,还有,这种方法不需要附加的帧标签来识别VLAN,这样可以减少网络的通信量。

  这种方法的缺点是效率低,因为检查每一个数据包的网络层地址是需要消耗处理时间的(相对于前面两种方法),一般的交换机芯片都可以自动检查网络上数据包的以太网帧头,但要让芯片能检查IP帧头,需要更高的技术,同时也更费时。当然,这与各个厂商的实现方法有关。

  4.根据IP组播划分VLAN

  IP 组播实际上也是一种VLAN的定义,即认为一个组播组就是一个VLAN,这种划分的方法将VLAN扩大到了广域网,因此这种方法具有更大的灵活性,而且也很容易通过路由器进行扩展,当然这种方法不适合局域网,主要是效率不高。

  5.基于规则的VLAN

  也称为基于策略的VLAN。这是最灵活的VLAN划分方法,具有自动配置的能力,能够把相关的用户连成一体,在逻辑划分上称为“关系网络”。网络管理员只需在网管软件中确定划分VLAN的规则(或属性),那么当一个站点加入网络中时,将会被“感知”,并被自动地包含进正确的VLAN中。同时,对站点的移动和改变也可自动识别和跟踪。

  采用这种方法,整个网络可以非常方便地通过路由器扩展网络规模。有的产品还支持一个端口上的主机分别属于不同的VLAN,这在交换机与共享式Hub共存的环境中显得尤为重要。自动配置VLAN时,交换机中软件自动检查进入交换机端口的广播信息的IP源地址,然后软件自动将这个端口分配给一个由IP子网映射成的VLAN。

  6. 按用户定义、非用户授权划分VLAN

  基于用户定义、非用户授权来划分VLAN,是指为了适应特别的VLAN网络,根据具体的网络用户的特别要求来定义和设计VLAN,而且可以让非VLAN群体用户访问VLAN,但是需要提供用户密码,在得到VLAN管理的认证后才可以加入一个VLAN。

标准

  · 802.10VLAN标准

  在1995年,Cisco公司提倡使用IEEE802.10协议。在此之前,IEEE802.10曾经在全球范围内作为VLAN安全性的同一规范。Cisco公司试图采用优化后的802.10帧格式在网络上传输FramTagging模式中所必须的VLAN标签。然而,大多数802委员会的成员都反对推广802.10。因为,该协议是基于FrameTagging方式的。

  · 802.1Q

  在1996年3月,IEEE802.1Internetworking委员会结束了对VLAN初期标准的修订工作。新出台的标准进一步完善了VLAN的体系结构,统一了Fram-eTagging方式中不同厂商的标签格式,并制定了VLAN标准在未来一段时间内的发展方向,形成的802.1Q的标准在业界获得了广泛的推广。它成为VLAN史上的一块里程碑。802.1Q的出现打破了虚拟网依赖于单一厂商的僵局,从一个侧面推动了VLAN的迅速发展。另外,来自市场的压力使各大网络厂商立刻将新标准融合到他们各自的产品中。

  · Cisco ISL 标签

  ISL(Inter-Switch Link)是Cisco公司的专有封装方式,因此只能在Cisco的设备上支持。ISL是一个在交换机之间、交换机与路由器之间及交换机与服务器之间传递多个VLAN信息及VLAN数据流的协议,通过在交换机直接的端口配置ISL封装,即可跨越交换机进行整个网络的VLAN分配和配置。

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