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第七课:VLAN的基础知识

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1. 什么是VLAN

VLAN(Virtual Local Area Network)又称虚拟局域网,是指在交换局域网的基础上,采用网络管理软件构建的可跨越不同网段、不同网络的端到端的逻辑网络。一个VLAN组成一个逻辑子网,即一个逻辑广播域,它可以覆盖多个网络设备,允许处于不同地理位置的网络用户加入到一个逻辑子网中。

 

2.直观地描述VLAN

如果要更为直观地描述VLAN的话,我们可以把它理解为将一台交换机在逻辑上分割成了数台交换机。在一台交换机上生成红、蓝两个VLAN,也可以看作是将一台交换机换做一红一蓝两台虚拟的交换机。

在红、蓝两个VLAN之外生成新的VLAN时,可以想象成又添加了新的交换机。

但是,VLAN生成的逻辑上的交换机是互不相通的。因此,在交换机上设置VLAN后,如果未做其他处理,VLAN间是无法通信的。

明明接在同一台交换机上,但却偏偏无法通信——这个事实也许让人难以接受。但它既是VLAN方便易用的特征,又是使VLAN令人难以理解的原因。

 

3.组建VLAN的条件

VLAN是建立在物理网络基础上的一种逻辑子网,因此建立VLAN需要相应的支持VLAN技术的网络设备。当网络中的不同VLAN间进行相互通信时,需要路由的支持,这时就需要增加路由设备——要实现路由功能,既可采用路由器,也可采用三层交换机来完成(这个更难理解, 你可以先记住)



4.划分VLAN的基本策略

从技术角度讲,VLAN的划分可依据不同原则,一般有以下三种划分方法:

a、基于端口的VLAN划分

这种划分是把一个或多个交换机上的几个端口划分一个逻辑组,这是最简单、最有效的划分方法。该方法只需网络管理员对网络设备的交换端口进行重新分配即可,不用考虑该端口所连接的设备。
b、基于MAC地址的VLAN划分

MAC地址其实就是指网卡的标识符,每一块网卡的MAC地址都是惟一且固化在网卡上的。MAC地址由12位16进制数表示,前8位为厂商标识,后4位为网卡标识。网络管理员可按MAC地址把一些站点划分为一个逻辑子网。

c、基于路由的VLAN划分

路由协议工作在网络层,相应的工作设备有路由器和路由交换机(即三层交换机)。该方式允许一个VLAN跨越多个交换机,或一个端口位于多个VLAN中。

就目前来说,对于VLAN的划分主要采取上述第1、3种方式,第2种方式为辅助性的方案。



5.使用VLAN优点

使用VLAN具有以下优点:

1、控制广播风暴

一个VLAN就是一个逻辑广播域,通过对VLAN的创建,隔离了广播,缩小了广播范围,可以控制广播风暴的产生。

2、提高网络整体安全性

通过路由访问列表和MAC地址分配等VLAN划分原则,可以控制用户访问权限和逻辑网段大小,将不同用户群划分在不同VLAN,从而提高交换式网络的整体性能和安全性。

3、网络管理简单、直观

对于交换式以太网,如果对某些用户重新进行网段分配,需要网络管理员对网络系统的物理结构重新进行调整,甚至需要追加网络设备,增大网络管理的工作量。而对于采用VLAN技术的网络来说,一个VLAN可以根据部门职能、对象组或者应用将不同地理位置的网络用户划分为一个逻辑网段。在不改动网络物理连接的情况下可以任意地将工作站在工作组或子网之间移动。利用虚拟网络技术,大大减轻了网络管理和维护工作的负担,降低了网络维护费用。在一个交换网络中,VLAN提供了网段和机构的弹性组合机制。

 

6.VLAN的物理存在形式(在交换机上的端口模式)

 

交换机的端口,可以分为以下两种:

(1)访问链接(Access Link)   通常我们叫access口,直接连主机,或者下面连普通交换机,连一组主机

(2)汇聚链接(Trunk Link)    通常我们的叫trunk口,用于互联两个交换机,可以传递多个VLAN,不管多少个VLAN传递,只需要一根网线。

 

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三层交换技术

传统的路由器在网络中有路由转发、防火墙、隔离广播等作用,而在一个划分了VLAN以后的网络中,逻辑上划分的不同网段之间通信仍然要通过路由器转发。由于在局域网上,不同VLAN之间的通信数据量是很大的,这样,如果路由器要对每一个数据包都路由一次,随着网络上数据量的不断增大,路由器将不堪重负,路由器将成为整个网络运行的瓶颈。

在这种情况下,出现了第三层交换技术,它是将路由技术与交换技术合二为一的技术。三层交换机在对第一个数据流进行路由后,会产生一个MAC地址与IP地址的映射表,当同样的数据流再次通过时,将根据此表直接从二层通过而不是再次路由,从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟,提高了数据包转发的效率,消除了路由器可能产生的网络瓶颈问题。可见,三层交换机集路由与交换于一身,在交换机内部实现了路由,提高了网络的整体性能。

在以三层交换机为核心的千兆网络中,为保证不同职能部门管理的方便性和安全性以及整个网络运行的稳定性,可采用VLAN技术进行虚拟网络划分。VLAN子网隔离了广播风暴,对一些重要部门实施了安全保护;且当某一部门物理位置发生变化时,只需对交换机进行设置,就可以实现网络的重组,非常方便、快捷,同时节约了成本。