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| 2004 - P閞ennisation |
  VLAN 技术及其应用
[20 mn 阅读 - 发表时间 5/11/2004 2:05:05 PM - 对象 : 新手]
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作者
1. VLAN 技术简介
1.1. 关于局域网（LAN）
因为VLAN技术与局域网技术息息相关，所以在介绍VLAN之前，了解局域网的知识是有必要的。
局域网（LAN）通常被定义为一个单独的广播域，主要使用Hub，网桥，或交换机等网络设备连接
同一网段内的所有节点。同处一个局域网之内的网络节点之间可以不通过网络路由器直接进行通
信；而处于不同局域网段内的设备之间的通信则必须经过网络路由器。
图一所示为使用路由器构建的典型的局域网环境。
图一所示网络中，通过使用路由器划分出不同的局域网段。其中，位于圆形区域之内的部分就是一个个相互独立的局域网段。
为了便于在本文中进行说明，我们为不同的网段进行了编号。需要注意的一点就是，每一个局域网所连接的路由器接口都属于该
局域网广播域的一部分。随着网络的不断扩展，接入设备逐渐增多，网络结构日趋复杂，必须使用更多的路由器才能将不同的用
户划分到各自的广播域中，在不同的局域网之间提供网络互连。这样做的一个缺陷就是随着网络中路由器数量的增多，网络时延
逐渐加长，从而导致网络数据传输速度的下降。这主要是因为数据在从一处局域网传递到另一处局域网时，必须经过路由器的路
由操作，路由器根据数据包中的相应信息确定数据包的目标地址，然后再选择合适的路径转发出去
1.2.什么是VLAN
VLAN是英文Virtual Local Area Network的缩写，即虚拟局域网。VLAN是对连接到的第二层交换机端口的网络用户的逻辑分段，
不受网络用户的物理位置限制而根据用户需求进行网络分段。一个VLAN可以在一个交换机或者跨交换机实现。VLAN可以根据网
络用户的位置、作用、部门或者根据网络用户所使用的应用程序和协议来进行分组。基于交换机的虚拟局域网能够为局域网解决冲
突域、广播域、带宽问题。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。VLAN与普通局域网从原理上讲没
有什么不同，但从用户使用和网络管理的角度来看，VLAN与普通局域网最基本的差异体现在：VLAN并不局限于某一网络或物理范
围，VLAN中的用户可以位于一个园区的任意位置，甚至位于不同的国家。
传统的共享介质的以太网和交换式的以太网中，所有的用户在同一个广播域中，会引起网络性能的下降，浪费可贵的带宽；而
且对广播风暴的控制和网络安全只能在第三层的路由器上实现。
VLAN相当于OSI参考模型的第二层的广播域，能够将广播风暴控制在一个VLAN内部，划分VLAN后，由于广播域的缩小，网络中
广播包消耗带宽所占的比例大大降低，网络的性能得到显著的提高。不同的VLAN之间的数据传输是通过第三层（网络层）的路由来实
现的，因此使用VLAN技术，结合数据链路层和网络层的交换设备可搭建安全可靠的网络。网络管理员通过控制交换机的每一个端口来
控制网络用户对网络资源的访问，同时VLAN和第三层第四层的交换结合使用能够为网络提供较好的安全措施。
另外，VLAN具有灵活性和可扩张性等特点，方便于网络维护和管理，这两个特点正是现代局域网设计必须实现的两个基本目标,
在局域网中有效利用虚拟局域网技术能够提高网络运行效率.
图二
还是连接相同的网络终端，通过如图所示的交换网络提供了同样的网络连接。虽然图二所示的网络比起图一所示网络在速度和网络时延
方面都有了很大的改进和提高，但是同样存在一些不足。其中，最突出的一点就是现在所有的网络节点都处于同一个广播域内，大大增加了
网络中所有设备之间的数据流量。随着网络的不断扩充，很有可能出现广播风暴，导致整个网络无法使用。
1.3.VLAN 的优点
--增加了网络的连接灵活性：
借助VLAN技术，能将不同地点、不同网络、不同用户组合在一起，形成一个虚拟的网络环境 ，就像使用本地LAN一样方便、
灵活、有效。VLAN可以降低移动或变更工作站地理位置的管 理费用，特别是一些业务情况有经常性变动的公司使用了VLAN后，
这部分管理费用大大降低。
--控制网络上的安全
VLAN可以提供建立防火墙的机制，防止交换网络的过量广播。使用VLAN，可以将某个交换端口或用户赋于某一个特定的VLAN
组，该VLAN组可以在一个交换网中或跨接多个交换机， 在一个VLAN中的广播不会送到VLAN之外。同样，相邻的端口不会收到
其他VLAN产生的广 播。这样可以减少广播流量，释放带宽给用户应用，减少广播的产生
--增加网络的安全性
因为一个VLAN就是一个单独的广播域，VLAN之间相互隔离，这大大提高了网络的利用率，确保了网络的安全保密性。人们在
LAN上经常传送一些保密的、关键性的数据。保密的数据应 提供访问控制等安全手段。一个有效和容易实现的方法是将网络
分段成几个不同的广播组， 网络管理员限制了VLAN中用户的数量，禁止未经允许而访问VLAN中的应用。交换端口可以基于应
用类型和访问特权来进行分组，被限制的应用程序和资源一般置于安全性VLAN中。
1.4.VLAN的分类
基于端口的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。
基于MAC地址的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。
基于第3层的VLAN:
基于第3层的VLAN是采用在路由器中常用的方法：IP子网和IPX网络号等。其中，局域网交换机允许一个子网
扩展到多个局域网交换端口，甚至允许一个端口对应于多个子网。
基于策略的VLAN:
基于策略的VLAN是一种比较灵活有效的VLAN划分方法。该方法的核心是采用什么样的策略？目前，常用的策略
有（与厂商设备的支持有关）：按MAC地址, 按IP地址, 按以太网协议类型, 按网络的应用等
1.5.VLAN的应用
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集线器上一样。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。
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Wei GUO
[25 分钟阅读时间 - 公布时间 5/11/2004 1:39:14 PM - 对象 : 熟手]
[20 分钟阅读时间 - 公布时间 5/11/2004 12:37:33 PM - 对象 : Confirm�]