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虛擬局域網
（科學技術）
鎖定
VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名為"虛擬局域網"。
虛擬局域網（VLAN）是一組邏輯上的設備和用户，這些設備和用户並不受物理位置的限制，可以根據功能、部門及應用等因素將它們組織起來，相互之間的通信就好像它們在同一個網段中一樣，由此得名虛擬局域網，由於交換機端口有兩種VLAN屬性，其一是VLANID，其二是VLANTAG，分別對應VLAN對數據包設置VLAN標籤和允許通過的VLANTAG（標籤）數據包，不同VLANID端口，可以通過相互允許VLANTAG，構建VLAN。VLAN是一種比較新的技術，工作在OSI參考模型的第2層和第3層，一個VLAN不一定是一個廣播域，VLAN之間的通信並不一定需要路由網關，其本身可以通過對VLANTAG的相互允許，組成不同訪問控制屬性的VLAN，當然也可以通過第3層的路由器來完成的，但是，通過VLANID和VLANTAG的允許，VLAN可以為幾乎局域網內任何信息集成系統架構邏輯拓撲和訪問控制，並且與其它共享物理網路鏈路的信息系統實現相互間無擾共享。VLAN可以為信息業務和子業務、以及信息業務間提供一個相符合業務結構的虛擬網絡拓撲架構並實現訪問控制功能。與傳統的局域網技術相比較，VLAN技術更加靈活，它具有以下優點： 網絡設備的移動、添加和修改的管理開銷減少；可以控制廣播活動；可提高網絡的安全性。
- 中文名
- 虛擬局域網
- 外文名
- VLAN
- 別 名
- 虛擬網絡
- 協 議
- 802.1Q
- 硬 件
- 交換機，路由器
目錄
- ▪ 性能提高
- ▪ 提高人員工作效率
- ▪ 簡化項目管理或應用管理
- ▪ 增加了網絡連接的靈活性
- 4 組建條件
- ▪ 路由和訪問控制列表實現VLAN間訪問控制
- ▪ 採用VLAN技術本身來構造訪問控制
- 5 劃分依據
- ▪ 按端口劃分VLAN
- ▪ 按MAC地址劃分VLAN
- ▪ 按網絡層劃分
- ▪ 按IP組播劃分
- ▪ 基於規則的VLAN
- ▪ 按用户定義、非用户授權劃分
- 6 虛擬局域網標準
- 7 VLAN之間的通信
虛擬局域網簡介
Vlan網卡 Intel82573
交換技術的發展，也加快了新的交換技術（VLAN）的應用速度。通過將企業網絡劃分為虛擬網絡VLAN網段，可以強化網絡管理和網絡安全，控制不必要的數據廣播。在共享網絡中，一個物理的網段就是一個廣播域。而在交換網絡中，廣播域可以是有一組任意選定的第二層網絡地址（MAC地址）組成的虛擬網段。這樣，網絡中工作組的劃分可以突破共享網絡中的地理位置限制，而完全根據管理功能來劃分。這種基於工作流的分組模式，大大提高了網絡規劃和重組的管理功能。在同一個VLAN中的工作站，不論它們實際與哪個交換機連接，它們之間的通訊就好象在獨立的交換機上一樣。同一個VLAN中的廣播只有VLAN中的成員才能聽到，而不會傳輸到其他的VLAN中去，這樣可以很好的控制不必要的廣播風暴的產生。同時，若沒有路由的話，不同VLAN之間不能相互通訊，這樣增加了企業網絡中不同部門之間的安全性。網絡管理員可以通過配置VLAN之間的路由來全面管理企業內部不同管理單元之間的信息互訪。交換機是根據工作站的MAC地址來劃分VLAN的。所以，用户可以自由的在企業網絡中移動辦公，不論他在何處接入交換網絡，他都可以與VLAN內其他用户自由通訊。
物理位置不同的多個主機如果劃分屬於同一個VLAN，則這些主機之間可以相互通信。物理位置相同的多個主機如果屬於不同的VLAN，則這些主機之間不能直接通信。VLAN通常在交換機或路由器上實現，在以太網幀中增加VLAN標籤來給以太網幀分類，具有相同VLAN標籤的以太網幀在同一個廣播域中傳送。
VLAN是為解決以太網的廣播問題和安全性而提出的一種協議，它在以太網幀的基礎上增加了VLAN頭，用VLAN ID把用户劃分為更小的工作組，限制不同工作組間的用户互訪，每個工作組就是一個虛擬局域網。虛擬局域網的好處是可以限制廣播範圍，並能夠形成虛擬工作組，動態管理網絡。
虛擬局域網虛擬局域網的目的
網絡拓撲結構
1、要知道192.168.1.2/30和192.168.2.6/30都屬於不同的網段，都必須要通過路由器才能進行訪問，凡是不同網段間要互相訪問，都必須通過路由器。
2、VLAN本質就是指一個網段，之所以叫做虛擬的局域網，是因為它是在虛擬的路由器的接口下創建的網段。
下面，給予説明。比如一個路由器只有一個用於終端連接的端口（當然這種情況基本不可能發生，只不過簡化舉例），這個端口被分配了192.168.1.1/24的地址。然而由於公司有兩個部門，一個銷售部，一個企劃部，每個部門要求單獨成為一個子網，有單獨的服務器。那麼當然可以劃分為192.168.1.0--127/25、192.168.1.128--255/25。但是路由器的物理端口只應該可以分配一個IP地址，那怎樣來區分不同網段了？這就可以在這個物理端口下，創建兩個子接口---邏輯接口實現。
比如邏輯接口F0/0.1就分配IP地址192.168.1.1/25，用於銷售部，而F0/0.2就分配IP地址192.168.1.129/25，用於企劃部。這樣就等於用一個物理端口卻實現了兩個邏輯接口的功能，這樣就將原本只能劃分一個網段的情形，擴展到了可以劃分2個或者更多個網段的情形。這些網段因為是在邏輯接口下創建的，所以稱之為虛擬局域網VLAN。這是在路由器的層次上闡述了VLAN的目的。
3、將在交換機的層次上闡述VLAN的目的。
在現實中，由於很多原因必須劃分出不同網段。比如就簡單的只有銷售部和企劃部兩個網段。那麼可以簡單的將銷售部全部接入一個交換機，然後接入路由器的一個端口，把企劃部全部接入一個交換機，然後接入一個路由器端口。這種情況是LAN。然而正如上面所説，如果路由器就一個用於終端的接口，那麼這兩個交換機就必須接入這同一個路由器的接口，這個時候，如果還想保持原來的網段的劃分，那麼就必須使用路由器的子接口，創建VLAN。
同樣，比如兩個交換機，如果你想要每個交換機上的端口都分別屬於不同的網段，那麼你有幾個網段，就提供幾個路由器的接口，這個時候，雖然在路由器的物理接口上可以定義這個接口可以連接哪個網段，但是在交換機的層次上，它並不能區分哪個端口屬於哪個網段，那麼唯一實現能區分的方法，就是劃分VLAN，使用了VLAN就能區分出某個交換機端口的終端是屬於哪個網段的。
綜上，當一個交換機上的所有端口中有至少一個端口屬於不同網段的時候，當路由器的一個物理端口要連接2個或者以上的網段的時候，就是VLAN發揮作用的時候，這就是VLAN的目的。
虛擬局域網優勢
虛擬局域網廣播風暴防範
限制網絡上的廣播，將網絡劃分為多個VLAN可減少參與廣播風暴的設備數量。VLAN分段可以防止廣播風暴波及整個網絡。VLAN可以提供建立防火牆的機制，防止交換網絡的過量廣播。使用VLAN，可以將某個交換端口或用户賦予某一個特定的VLAN組，該VLAN組可以在一個交換網中或跨接多個交換機，在一個VLAN中的廣播不會送到VLAN之外。同樣，相鄰的端口不會收到其他VLAN產生的廣播。這樣可以減少廣播流量，釋放帶寬給用户應用，減少廣播的產生。
虛擬局域網安全
增強局域網的安全性’含有敏感數據的用户組可與網絡的其餘部分隔離，從而降低泄露機密信息的可能性。不同VLAN內的報文在傳輸時是相互隔離的，即一個VLAN內的用户不能和其他VLAN內的用户直接通信，如果不同VLAN要進行通信，則需要通過路由器或三層交換機等三層設備。
虛擬局域網成本降低
虛擬局域網性能提高
虛擬局域網提高人員工作效率
VLAN為網絡管理帶來了方便，因為有相似網絡需求的用户將共享同一個VLAN。
虛擬局域網簡化項目管理或應用管理
VLAN將用户和網絡設備聚合到一起，以支持商業需求或地域上的需求。通過職能劃分，項目管理或特殊應用的處理都變得十分方便，例如可以輕鬆管理教師的電子教學開發平台。此外，也很容易確定升級網絡服務的影響範圍。
虛擬局域網增加了網絡連接的靈活性
藉助VLAN技術，能將不同地點、不同網絡、不同用户組合在一起，形成一個虛擬的網絡環境，就像使用本地VLAN一樣方便、靈活、有效。VLAN可以降低移動或變更工作站地理位置的管理費用，特別是一些業務情況有經常性變動的公司使用了VLAN後，這部分管理費用大大降低。
虛擬局域網組建條件
虛擬局域網路由和訪問控制列表實現VLAN間訪問控制
VLAN是建立在物理網絡基礎上的一種邏輯子網，因此建立VLAN需要相應的支持VLAN技術的網絡設備。當網絡中的不同VLAN間進行相互通信時，可以採用路由的支持，這時就需要增加路由設備——要實現路由功能，既可採用路由器，也可採用三層交換機來完成。
虛擬局域網採用VLAN技術本身來構造訪問控制
VLAN技術本身是以太網技術、其本身可以支持直接採用VLAN構造訪問控制，並不需要借用路由，就可以實現完整的以太網網絡的VLAN邏輯拓撲和VLAN間訪問控制的設計，使得IT系統可以運行在其專用虛擬局域網上，實現IT系統的可靠隔離，同時，實現IT系統的安全的訪問控制。
虛擬局域網劃分依據
虛擬局域網按端口劃分VLAN
許多VLAN廠商都利用交換機的端口來劃分VLAN成員。被設定的端口都在同一個廣播域中。例如，一個交換機的1，2，3，4，5端口被定義為虛擬網AAA，同一交換機的6，7，8端口組成虛擬網BBB。這樣做允許各端口之間的通訊，並允許共享型網絡的升級。但是，這種劃分模式將虛擬網限制在了一台交換機上。
第二代端口VLAN技術允許跨越多個交換機的多個不同端口劃分VLAN，不同交換機上的若干個端口可以組成同一個虛擬網。
以交換機端口來劃分網絡成員，其配置過程簡單明瞭。因此，從目前來看，這種根據端口來劃分VLAN的方式仍然是最常用的一種方式。
虛擬局域網按MAC地址劃分VLAN
這種劃分VLAN的方法是根據每個主機的MAC地址來劃分，即對每個MAC地址的主機都配置它屬於哪個組。這種劃分VLAN方法的最大優點就是當用户物理位置移動時，即從一個交換機換到其他的交換機時，VLAN不用重新配置，所以，可以認為這種根據MAC地址的劃分方法是基於用户的VLAN，這種方法的缺點是初始化時，所有的用户都必須進行配置，如果有幾百個甚至上千個用户的話，配置是非常累的。而且這種劃分的方法也導致了交換機執行效率的降低，因為在每一個交換機的端口都可能存在很多個VLAN組的成員，這樣就無法限制廣播包了。另外，對於使用筆記本電腦的用户來説，他們的網卡可能經常更換，這樣，VLAN就必須不停地配置。
虛擬局域網按網絡層劃分
這種方法的優點是用户的物理位置改變了，不需要重新配置所屬的VLAN，而且可以根據協議類型來劃分VLAN，這對網絡管理者來説很重要，還有，這種方法不需要附加的幀標籤來識別VLAN，這樣可以減少網絡的通信量。
這種方法的缺點是效率低，因為檢查每一個數據包的網絡層地址是需要消耗處理時間的(相對於前面兩種方法)，一般的交換機芯片都可以自動檢查網絡上數據包的以太網幀頭，但要讓芯片能檢查IP幀頭，需要更高的技術，同時也更費時。當然，這與各個廠商的實現方法有關。
虛擬局域網按IP組播劃分
IP組播實際上也是一種VLAN的定義，即認為一個組播組就是一個VLAN，這種劃分的方法將VLAN擴大到了廣域網，因此這種方法具有更大的靈活性，而且也很容易通過路由器進行擴展，當然這種方法不適合局域網，主要是效率不高。
虛擬局域網基於規則的VLAN
也稱為基於策略的VLAN。這是最靈活的VLAN劃分方法，具有自動配置的能力，能夠把相關的用户連成一體，在邏輯劃分上稱為“關係網絡”。網絡管理員只需在網管軟件中確定劃分VLAN的規則（或屬性），那麼當一個站點加入網絡中時，將會被“感知”，並被自動地包含進正確的VLAN中。同時，對站點的移動和改變也可自動識別和跟蹤。
採用這種方法，整個網絡可以非常方便地通過路由器擴展網絡規模。有的產品還支持一個端口上的主機分別屬於不同的VLAN，這在交換機與共享式Hub共存的環境中顯得尤為重要。自動配置VLAN時，交換機中軟件自動檢查進入交換機端口的廣播信息的IP源地址，然後軟件自動將這個端口分配給一個由IP子網映射成的VLAN。
虛擬局域網按用户定義、非用户授權劃分
基於用户定義、非用户授權來劃分VLAN，是指為了適應特別的VLAN網絡，根據具體的網絡用户的特別要求來定義和設計VLAN，而且可以讓非VLAN羣體用户訪問VLAN，但是需要提供用户密碼，在得到VLAN管理的認證後才可以加入一個VLAN。
虛擬局域網虛擬局域網標準
(1) IEEE 802.1Q
IEEE 802. 1Q是IEEE 802委員會制定的VLAN標準。是否支持IEEE 802. 1Q標準，是衡量LAN交換機的重要指標之一。目前，新一代的LAN交換機都支持IEEE 802. 1Q，而較早的設備則不支持。
(2) Cisco公司的ISL協議
ISL(Inter Switch Link)協議是由Cisco開發的，它支持實現跨多個交換機的VLAN。該協議使用10bit尋址技術，數據包只傳送到那些具有相同10bit地址的交換機和鏈路上，由此來進行邏輯分組，控制交換機和路由器之間廣播和傳輸的流量。
虛擬局域網VLAN之間的通信
(1)集中式路由
集中式路由策略是指所有VLAN都通過一個中心路由器實現互聯。對於同一交換機（一般指二層交換機）上的兩個端口，如果它們屬於兩個不同的VLAN，儘管它們在同一交換機上，在數據交換時也要通過中心路由器來選擇路由。
這種方式的優點是簡單明瞭，邏輯清晰。缺點是由於路由器的轉發速度受限，會加大網絡時延，容易發生擁塞現象。因此，這就要求中心路由器提供很高的處理能力和容錯特性。
(2)分佈式路由
