(一)VLAN原理詳解

2021-09-27 05:41:15 字數 2735 閱讀 1033

1. 什麼是vlan

vlan(virtual lan),翻譯成中文就是虛擬區域網。lan可以是由少數幾台家用計算機構成的網路,也可以是數以百計的計算機構成的企業網路。vlan所指的lan特指使用路由器分隔的網路也就是廣播域。

廣播域,指的是廣播幀(目標mac位址全部為1)所能傳遞到的範圍,亦即能夠直接通訊的範圍。嚴格地說,並不僅僅是廣播幀,多播幀(multicast frame)和目標不明確的單播幀(unknown unicast frame)也能在乙個廣播域中暢行無阻。

本來,二層交換機只能構建單一的廣播域,不過使用vlan功能之後,他能將網路分隔成多個廣播域。

為什麼要分隔廣播域呢?如果僅有乙個廣播域,有可能會影響到網路整體的傳輸效能。

圖中,是乙個由5台二層交換機連線大量客戶機構成的網路。假設這時,計算機a需要與計算機b進行通訊。在基於乙太網的通訊中,必須在資料幀中指定目標mac位址才能正常通訊,因此計算機a必須先廣播arp請求(arp request)資訊。來嘗試獲取計算機b的mac位址。

交換機1收到廣播幀後,會將它**給除接收埠之外的其他所有埠,也就是flooding了。接著,交換機2收到廣播幀後也會flooding。交換機3,4,5也會flooding。最終arp請求會被**到同一網路中的所有客戶機上。

資料幀傳遍整個網路,導致所有的計算機都收到了她,消耗了網路整體頻寬,消耗一部分cpu時間來對他進行處理。如果整個網路只有乙個廣播域,那麼一旦發出廣播資訊,就會傳遍整個網路,並且對網路中的主機帶來額外的負擔,因此在設計vlan時,需要注意如何才能有效的分隔廣播域。

2.廣播域的分隔與vlan的必要性

分隔廣播域時,一般都必須使用到路由器。使用路由器後,可以以路由器上的網路介面(lan inte***ce)為單位分隔廣播域。但是,通常情況下路由器不會有太多的介面,使用路由器分隔廣播域的話,所能分隔的個數完全取決於路由器的網路介面個數,使得使用者無法自由的根據實際需要分隔廣播域。與路由器相比,二層交換機一般帶有多個網路介面。因此如果能夠使用它分隔廣播域,那麼運用上的靈活性會大大挺高。

用在二襯那個交換機上分隔廣播域的技術,就是vlan。通過利用lvan,我們可以自由設計廣播域的構成,提高網路設計的自由度。

由於需要乙個個埠的指定,因此當網路中的計算機數目超過一定的數字後,設定操作就會變的繁雜。並且,客戶機每次變更所連埠,都必須同時更改該埠所屬vlan的設定——這顯然不適合那些需要頻繁改變拓補結構的網路。

動態vlan

一方面,動態vlan則是根據每個埠的所連的計算機,隨時改變埠所屬的vlan。這樣就可以避免上述更改設定之類的操作。動態vlan可以大致分為3類:

l 基於mac位址的vlan(mac based vlan)

l 基於子網的vlan(subnet based vlan)

l 基於使用者的vlan(user based vlan)

其間的差異,主要在於根據osi參考模型那一層的資訊決定埠所屬的vlan。基於mac位址的vlan,就是通過查詢並記錄埠所連線計算機上網絡卡的mac位址來決定埠的所屬。假定有有乙個mac位址a被交換機設定為vlan10,那麼不論mac位址為a的這台計算機連線到那個埠,該埠就會被分到vlan10中去,計算機連線在埠1時,埠1屬於vlan10,而計算機連線到埠2時,則是埠2屬於vlan10。

由於是基於mac位址決定所屬vlan的,因此可以理解為這是一種在osi的第二層設定訪問連線的辦法。但是,基於mac位址的vlan,在設定時必須調查所連線的所有計算機的mac位址並加以登入。而且如果計算機交換了網絡卡,還是需要更改設定。

基於子網的vlan,則是通過所連計算機的ip位址,來決定埠所屬vlan的。不像基於mac位址的vlan,即使計算機因為交換了網絡卡或是其他原因導致mac位址改變,只要它的ip位址不變,就仍可以加入原先設定的vlan。

因此,與基於mac位址的vlan相比,能夠更為簡便地改變網路結構。ip位址是osi參照模型中第三層的資訊,所以我們可以理解為基於子網的vlan是一種在osi的第三層設定訪問鏈結的方法。

基於使用者的vlan,則是根據交換機各埠所連的計算機上當前登入的使用者,來決定該埠屬於哪個vlan。這裡的使用者識別資訊,一般是計算機作業系統登入的使用者,比如可以是windows域中使用的使用者名稱。這些使用者名稱資訊,屬於osi第四層以上的資訊。

總的來說,決定埠所屬vlan時利用的資訊在osi中的層面越高,就越適於構建靈活多變的網路。

訪問鏈結的總結

綜上所述,設定訪問鏈結的手法有靜態vlan和動態vlan兩種,其中動態vlan又可以繼續細分成幾個小類。

其中基於子網的vlan和基於使用者的vlan有可能是網路裝置廠商使用獨有的協議實現的,不同廠商的裝置之間互聯有可能出現相容性問題;因此在選擇交換機時,一定要注意事先確認。

下表總結了靜態vlan和動態vlan的相關資訊。

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