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VLAN技術(shù)介紹
| 來源:金錢貓科技股份有限公司 發(fā)表于:2015-08-22 瀏覽2572次 |
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????? VLAN（Virtual Local Area Network）即虛擬局域網(wǎng)，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位置的限制，可以根據(jù)功能、部門及應(yīng)用等因素將他們組織起來，相互之間的通信就好像它們?cè)谕痪W(wǎng)段中一樣，因此稱為虛擬局域網(wǎng)。
1. 設(shè)置VLAN的目的
????? 設(shè)置VLAN的主要目的是限制廣播包的傳播范圍和降低廣播包的影響。所有以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，如單播（unicast）、組播（multicast）、廣播（broadcast），以及未知（unknown）的數(shù)據(jù)包，都將只在VLAN內(nèi)傳送。這樣在一定程度上可以提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。
????? 如圖1中，是一個(gè)由3臺(tái)二層交換機(jī)（交換機(jī)1~3）連接了大量客戶機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，每臺(tái)交換機(jī)有多個(gè)端口。我們知道，在基于以太網(wǎng)的通信中，必須在數(shù)據(jù)幀中指定目標(biāo)MAC地址才能實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備間的正常通信，即當(dāng)計(jì)算機(jī)A要與計(jì)算機(jī)B通信時(shí)，計(jì)算機(jī)A必須先廣播“ARP Request”信息，來嘗試獲取計(jì)算機(jī)B的MAC地址。交換機(jī)1收到ARP請(qǐng)求后，會(huì)將它轉(zhuǎn)發(fā)給除接收端口外的其他所有端口，這個(gè)過程即Flooding。接著，交換機(jī)2、3在收到廣播幀后也會(huì)Flooding。最終ARP請(qǐng)求會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)到同一網(wǎng)絡(luò)中的所有客戶機(jī)上。
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????? 這個(gè)ARP請(qǐng)求原本是為了獲得計(jì)算機(jī)B的MAC地址而發(fā)出的，可事實(shí)上，數(shù)據(jù)幀卻傳遍了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致所有的計(jì)算機(jī)都收到了它。如此一來，一方面廣播信息消耗了網(wǎng)絡(luò)整體的帶寬，另一方面，收到廣播信息的計(jì)算機(jī)還要消耗一部分CPU時(shí)間來對(duì)它進(jìn)行處理。這造成了網(wǎng)絡(luò)帶寬和CPU運(yùn)算能力的大量無謂消耗。
????? 如果整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)廣播域，那么一旦發(fā)出廣播信息，就會(huì)傳遍整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并且對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)帶來額外的負(fù)擔(dān)。因此，設(shè)置VLAN對(duì)限制廣播包的傳播范圍和降低廣播包對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響就顯得尤為重要。
2. VLAN實(shí)現(xiàn)機(jī)制
????? 首先，在一臺(tái)未設(shè)置任何VLAN的二層交換機(jī)上，任何廣播幀都會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)給除接收端口外的所有其他端口。例如，計(jì)算機(jī)A發(fā)送廣播信息后，會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)給端口2、3、4。
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????? 這是，如果在交換機(jī)上生成紅、藍(lán)兩組VLAN；同時(shí)設(shè)置端口1、2屬于紅色VLAN；端口3、4屬于藍(lán)色VLAN。再?gòu)腁發(fā)出廣播幀時(shí)，交換機(jī)就只會(huì)把它轉(zhuǎn)發(fā)給同屬于一個(gè)VLAN的其他端口，即端口2。同理，計(jì)算機(jī)C發(fā)送廣播信息時(shí)，只會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)給端口4，而不會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)給端口1和端口2。
????? 就這樣，VLAN通過限制廣播幀轉(zhuǎn)發(fā)的范圍分割了廣播域。上圖中為了便于說明，以紅、藍(lán)兩色識(shí)別不同的VLAN，在實(shí)際使用中則是用“VLAN ID”來區(qū)分的。為了更直觀地描述VLAN，也可以將圖中的一臺(tái)交換機(jī)看做是紅、藍(lán)兩臺(tái)虛擬的交換機(jī)；若要在已有的VLAN外生成新的VLAN，則可以看做是又添加了新的交換機(jī)。
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????? VLAN生成的邏輯上的交換機(jī)是互不相通的。那么，我們要如何實(shí)現(xiàn)不同的VLAN間的通信呢？我們知道，VLAN是廣播域，而通常兩個(gè)廣播域之間由路由器連接，廣播域之間來往的數(shù)據(jù)包都是由路由器中繼的。因此，VLAN間的通信也需要路由器提供中繼服務(wù)，這被稱作“VLAN間路由”。
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3. VLAN優(yōu)點(diǎn)
（1）廣播風(fēng)暴防范
????? 限制網(wǎng)絡(luò)上的廣播，將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)VLAN可減少參與廣播風(fēng)暴的設(shè)備數(shù)量。LAN分段可以防止廣播風(fēng)暴波及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。VLAN可以提供建立防火墻的機(jī)制，防止交換網(wǎng)路的過量廣播。使用VLAN，可以將某個(gè)交換端口或用戶賦予某一個(gè)特定的VLAN組，該VLAN組可以在一個(gè)交換網(wǎng)中或跨接多個(gè)交換機(jī)，在一個(gè)VLAN中的廣播不會(huì)送到VLAN之外。同樣，相鄰的端口不會(huì)收到其他VLAN產(chǎn)生的廣播。這樣可以減少?gòu)V播流量，釋放帶寬給用戶應(yīng)用，減少?gòu)V播的產(chǎn)生。
（2）安全
????? 增強(qiáng)局域網(wǎng)的安全性，含有敏感數(shù)據(jù)的用戶組可與網(wǎng)絡(luò)的其余部分隔離，從而降低信息泄露的可能性。不同的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)的用戶不能和其他VLAN內(nèi)的用戶直接通信，如果不同VLAN間要進(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）降低成本
????? 現(xiàn)有帶寬和上行鏈路的利用率更高，減少網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的需求，從而節(jié)約成本。
（4）性能提高
????? 將第二層平面網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)邏輯工作組（廣播域）可以減少網(wǎng)絡(luò)上不必要的流量并提高性能。
（5）提高用戶工作效率
????? 擁有相似網(wǎng)絡(luò)需求的用戶將共享同一個(gè)VLAN可以使得網(wǎng)絡(luò)管理更加方便，提高用戶工作效率。
（6）簡(jiǎn)化項(xiàng)目管理或應(yīng)用管理
????? VLAN將用戶和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備聚合到一起，以支持商業(yè)需求或地域上的需求。通過職能劃分，項(xiàng)目管理或特殊應(yīng)用的處理都變得十分方便。此外，也很容易確定升級(jí)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的影響范圍。
（7）增加網(wǎng)絡(luò)連接的靈活性
????? 借助VLAN技術(shù)，能將不同地點(diǎn)、不同網(wǎng)絡(luò)、不同用戶組合在一起，形成一個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，就像使用本地LAN一樣方便、靈活、有效。LAN可以降低移動(dòng)或變更工作站地理位置的管理費(fèi)用，特別是一些業(yè)務(wù)情況有經(jīng)常性變動(dòng)的公司使用VLAN后，這部分管理費(fèi)用會(huì)大大降低。