虛擬局域網(wǎng)技術(shù)講解介紹
虛擬局域網(wǎng)技術(shù)講解介紹
虛擬局域網(wǎng)(VLAN)，是英文Virtual Local Area Network的縮寫，是指網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)不拘泥于所處的物理位置，而可以根據(jù)需要靈活地加入不同的邏輯子網(wǎng)中的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。下面由學(xué)習(xí)啦小編給你做出詳細(xì)的虛擬局域網(wǎng)技術(shù)講解介紹!希望對(duì)你有幫助!
虛擬局域網(wǎng)技術(shù)講解介紹：
基于交換式以太網(wǎng)的虛擬局域網(wǎng)在交換式以太網(wǎng)中，利用VLAN技術(shù)，可以將由交換機(jī)連接成的物理網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)邏輯子網(wǎng)。也就是說，一個(gè)虛擬局域網(wǎng)中的站點(diǎn)所發(fā)送的廣播數(shù)據(jù)包將僅轉(zhuǎn)發(fā)至屬于同一VLAN的站點(diǎn)。
在交換式以太網(wǎng)中，各站點(diǎn)可以分別屬于不同的虛擬局域網(wǎng)。構(gòu)成虛擬局域網(wǎng)的站點(diǎn)不拘泥于所處的物理位置，它們既可以掛接在同一個(gè)交換機(jī)中，也可以掛接在不同的交換機(jī)中。虛擬局域網(wǎng)技術(shù)使得網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變得非常靈活，例如位于不同樓層的用戶或者不同部門的用戶可以根據(jù)需要加入不同的虛擬局域網(wǎng)。
虛擬局域網(wǎng)主要出于三種考慮：
第一是基于網(wǎng)絡(luò)性能的考慮。對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在常用的Windows NetBEUI是廣播協(xié)議，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很大時(shí)，網(wǎng)上的廣播信息會(huì)很多，會(huì)使網(wǎng)絡(luò)性能惡化，甚至形成廣播風(fēng)暴，引起網(wǎng)絡(luò)堵塞。那怎么辦呢?可以通過劃分很多虛擬局域網(wǎng)而減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)廣播包的傳輸，因?yàn)閺V播信息是不會(huì)跨過VLAN的，可以把廣播限制在各個(gè)虛擬網(wǎng)的范圍內(nèi)，用術(shù)語講就是縮小了廣播域，提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率，從而提高網(wǎng)絡(luò)性能。
第二是基于安全性的考慮。因?yàn)楦魈摂M網(wǎng)之間不能直接進(jìn)行通訊，而必須通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)，為高級(jí)的安全控制提供了可能，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，比如說大的集團(tuán)公司，有財(cái)務(wù)部、采購(gòu)部和客戶部等，它們之間的數(shù)據(jù)是保密的，相互之間只能提供接口數(shù)據(jù)，其它數(shù)據(jù)是保密的。我們可以通過劃分虛擬局域網(wǎng)對(duì)不同部門進(jìn)行隔離。
第三是基于組織結(jié)構(gòu)上考慮。同一部門的人員分散在不同的物理地點(diǎn)，比如集團(tuán)公司的財(cái)務(wù)部在各子公司均有分部，但都屬于財(cái)務(wù)部管理，雖然這些數(shù)據(jù)都是要保密的，但需統(tǒng)一結(jié)算時(shí)，就可以跨地域(也就是跨交換機(jī))將其設(shè)在同一虛擬局域網(wǎng)之中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全和共享。采用虛擬局域網(wǎng)有如下優(yōu)勢(shì)：抑制網(wǎng)絡(luò)上的廣播風(fēng)暴;增加網(wǎng)絡(luò)的安全性;集中化的管理控制。
虛擬局域網(wǎng)主要有三種途徑：
基于端口的虛擬局域網(wǎng)、基于MAC地址(網(wǎng)卡的硬件地址)的虛擬局域網(wǎng)和基于IP地址的虛擬局域網(wǎng)。
(1)基于端口的虛擬局域網(wǎng)
基于端口的虛擬局域網(wǎng)是最實(shí)用的虛擬局域網(wǎng)，它保持了最普通常用的虛擬局域網(wǎng)成員定義方法，配置也相當(dāng)直觀簡(jiǎn)單，就局域網(wǎng)中的站點(diǎn)具有相同的網(wǎng)絡(luò)地址，不同的虛擬局域網(wǎng)之間進(jìn)行通信需要通過路由器。采用這種方式的虛擬局域網(wǎng)其不足之處是靈活性不好。例如，當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)從一個(gè)端口移動(dòng)到另外一個(gè)新的端口時(shí)，如果新端口與舊端口不屬于同一個(gè)虛擬局域網(wǎng)，則用戶必須對(duì)該站點(diǎn)重新進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址配置，否則，該站點(diǎn)將無法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。在基于端口的虛擬局域網(wǎng)中，每個(gè)交換端口可以屬于一個(gè)或多個(gè)虛擬局域網(wǎng)組，比較適用于連接服務(wù)器。
(2) 基于MAC地址的虛擬局域網(wǎng)
在基于MAC地址的虛擬局域網(wǎng)中，交換機(jī)對(duì)站點(diǎn)的MAC地址和交換機(jī)端口進(jìn)行跟蹤，在新站點(diǎn)入網(wǎng)時(shí)根據(jù)需要將其劃歸至某一個(gè)虛擬局域網(wǎng)，而無論該站點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中怎樣移動(dòng)，由于其MAC地址保持不變，因此用戶不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址的重新配置。這種虛擬局域網(wǎng)技術(shù)的不足之處是在站點(diǎn)入網(wǎng)時(shí)，需要對(duì)交換機(jī)進(jìn)行比較復(fù)雜的手工配置，以確定該站點(diǎn)屬于哪一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。
(3)基于IP地址的虛擬局域網(wǎng)
在基于IP地址的虛擬局域網(wǎng)中，新站點(diǎn)在入網(wǎng)時(shí)無需進(jìn)行太多配置，交換機(jī)則根據(jù)各站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址自動(dòng)將其劃分成不同的虛擬局域網(wǎng)。在三種虛擬局域網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)中，基于IP地址的虛擬局域網(wǎng)智能化程度最高，實(shí)現(xiàn)起來也最復(fù)雜。
(4).根據(jù)IP組播劃分VLAN
IP 組播實(shí)際上也是一種VLAN的定義，即認(rèn)為一個(gè)組播組就是一個(gè)VLAN，這種劃分的方法將VLAN擴(kuò)大到了廣域網(wǎng)，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(jìn)行擴(kuò)展，當(dāng)然這種方法不適合局域網(wǎng)，主要是效率不高。
(5).基于規(guī)則的VLAN
也稱為基于策略的VLAN。這是最靈活的VLAN劃分方法，具有自動(dòng)配置的能力，能夠把相關(guān)的用戶連成一體，在邏輯劃分上稱為“關(guān)系網(wǎng)絡(luò)”。網(wǎng)絡(luò)管理員只需在網(wǎng)管軟件中確定劃分VLAN的規(guī)則(或?qū)傩?，那么當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，將會(huì)被“感知”，并被自己地包含進(jìn)正確的VLAN中。同時(shí)，對(duì)站點(diǎn)的移動(dòng)和改變也可自動(dòng)識(shí)別和跟蹤。
采用這種方法，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以非常方便地通過路由器擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。有的產(chǎn)品還支持一個(gè)端口上的主機(jī)分別屬于不同的VLAN，這在交換機(jī)與共享式Hub共存的環(huán)境中顯得尤為重要。自動(dòng)配置VLAN時(shí)，交換機(jī)中軟件自動(dòng)檢查進(jìn)入交換機(jī)端口的廣播信息的IP源地址，然后軟件自動(dòng)將這個(gè)端口分配給一個(gè)由IP子網(wǎng)映射成的VLAN。
以上劃分VLAN的方式中，基于端口的VLAN端口方式建立在物理層上;MAC方式建立在數(shù)據(jù)鏈路層上;網(wǎng)絡(luò)層和IP廣播方式建立在第三層上。
虛擬局域網(wǎng)有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、控制廣播風(fēng)暴
一個(gè)VLAN就是一個(gè)邏輯廣播域，通過對(duì)VLAN的創(chuàng)建，隔離了廣播，縮小了廣播范圍，可以控制廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。
2、提高網(wǎng)絡(luò)整體安全性
通過路由訪問列表和MAC地址分配等VLAN劃分原則，可以控制用戶訪問權(quán)限和邏輯網(wǎng)段大小，將不同用戶群劃分在不同VLAN，從而提高交換式網(wǎng)絡(luò)的整體性能和安全性。
3、網(wǎng)絡(luò)管理簡(jiǎn)單、直觀
對(duì)于交換式以太網(wǎng)，如果對(duì)某些用戶重新進(jìn)行網(wǎng)段分配，需要網(wǎng)絡(luò)管理員對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行調(diào)整，甚至需要追加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，增大網(wǎng)絡(luò)管理的工作量。而對(duì)于采用VLAN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)來說，一個(gè)VLAN可以根據(jù)部門職能、對(duì)象組或者應(yīng)用將不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)用戶劃分為一個(gè)邏輯網(wǎng)段。在不改動(dòng)網(wǎng)絡(luò)物理連接的情況下可以任意地將工作站在工作組或子網(wǎng)之間移動(dòng)。利用虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，大大減輕了網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)工作的負(fù)擔(dān)，降低了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用。在一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)中，VLAN提供了網(wǎng)段和機(jī)構(gòu)的彈性組合機(jī)制。
虛擬局域網(wǎng)技術(shù)講解介紹三層交換技術(shù)：
傳統(tǒng)的路由器在網(wǎng)絡(luò)中有路由轉(zhuǎn)發(fā)、防火墻、隔離廣播等作用，而在一個(gè)劃分了VLAN以后的網(wǎng)絡(luò)中，邏輯上劃分的不同網(wǎng)段之間通信仍然要通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)。由于在局域網(wǎng)上，不同VLAN之間的通信數(shù)據(jù)量是很大的，這樣，如果路由器要對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)包都路由一次，隨著網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)量的不斷增大，路由器將不堪重負(fù)，路由器將成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的瓶頸。
在這種情況下，出現(xiàn)了第三層交換技術(shù)，它是將路由技術(shù)與交換技術(shù)合二為一的技術(shù)。三層交換機(jī)在對(duì)第一個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行路由后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)MAC地址與IP地址的映射表，當(dāng)同樣的數(shù)據(jù)流再次通過時(shí)，將根據(jù)此表直接從二層通過而不是再次路由，從而消除了路由器進(jìn)行路由選擇而造成網(wǎng)絡(luò)的延遲，提高了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的效率，消除了路由器可能產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題?？梢?，三層交換機(jī)集路由與交換于一身，在交換機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了路由，提高了網(wǎng)絡(luò)的整體性能。
在以三層交換機(jī)為核心的千兆網(wǎng)絡(luò)中，為保證不同職能部門管理的方便性和安全性以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可采用VLAN技術(shù)進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分。VLAN子網(wǎng)隔離了廣播風(fēng)暴，對(duì)一些重要部門實(shí)施了安全保護(hù);且當(dāng)某一部門物理位置發(fā)生變化時(shí)，只需對(duì)交換機(jī)進(jìn)行設(shè)置，就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的重組，非常方便、快捷，同時(shí)節(jié)約了成本。
虛擬局域網(wǎng)技術(shù)講解介紹交換機(jī)充當(dāng)?shù)慕巧?/strong>
交換機(jī)的好處在于其可以隔離沖突域，每個(gè)端口就是一個(gè)沖突域，因此在一個(gè)端口單獨(dú)接計(jì)算機(jī)的時(shí)候，該計(jì)算機(jī)是不會(huì)與其它計(jì)算機(jī)產(chǎn)生沖突的，也就是帶寬是獨(dú)享的，交換機(jī)能做到這一點(diǎn)關(guān)鍵在于其內(nèi)部的總線帶寬是足夠大的，可以滿足所有端口的全雙工狀態(tài)下的帶寬需求，并且通過類似電話交換機(jī)的機(jī)制保護(hù)不同的數(shù)據(jù)包能夠到達(dá)目的地，可以把HUB和交換機(jī)比喻成單排街道與高速公路。
IP廣播是屬于OSI的第三層，是基于TCP/IP協(xié)議的，其產(chǎn)生和原理這里就不多講了，大家可以看看TCP/IP協(xié)議方面的書籍。交換機(jī)是無法隔離廣播的，就像HUB無法隔離沖突域一樣，因?yàn)槠涫枪ぷ髟贠SI第二層的，無法分析IP包，但我們可以使用路由器來隔離廣播域，路由器的每個(gè)端口可以看成是一個(gè)廣播域，一個(gè)端口的廣播無法傳到另外一個(gè)端口(特殊設(shè)置除外)，因此在規(guī)模較大，機(jī)器較多的情況下我們可以使用路由器來隔離廣播。
通常，只有通過劃分子網(wǎng)才可以隔離廣播，但是VLAN的出現(xiàn)打破了這個(gè)定律，用二層的東西解決三層的問題很是奇怪，但是的確做到了。VLAN中文叫做虛擬局域網(wǎng)，它的作用就是將物理上互連的網(wǎng)絡(luò)在邏輯上劃分為多個(gè)互不相干的網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)之間是無法通訊的，就好像互相之間沒有連接一樣，因此廣播也就隔離開了。
VLAN的實(shí)現(xiàn)原理非常簡(jiǎn)單，通過交換機(jī)的控制，某一VLAN成員發(fā)出的數(shù)據(jù)包交換機(jī)只發(fā)個(gè)同一VLAN的其它成員，而不會(huì)發(fā)給該VLAN成員以外的計(jì)算機(jī)。
使用VLAN的目的不僅僅是隔離廣播，還有安全和管理等方面的應(yīng)用，例如將重要部門與其它部門通過VLAN隔離，即使同在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)也可以保證他們不能互相通訊，確保重要部門的數(shù)據(jù)安全;也可以按照不同的部門、人員，位置劃分VLAN，分別賦給不同的權(quán)限來進(jìn)行管理。
VLAN的劃分有很多種，我們可以按照IP地址來劃分，按照端口來劃分、按照MAC地址劃分或者按照協(xié)議來劃分，常用的劃分方法是將端口和IP地址結(jié)合來劃分VLAN，某幾個(gè)端口為一個(gè)VLAN，并為該VLAN配置IP地址，那么該VLAN中的計(jì)算機(jī)就以這個(gè)地址為網(wǎng)關(guān)，其它VLAN則不能與該VLAN處于同一子網(wǎng)。
如果兩臺(tái)交換機(jī)都有同一VLAN的計(jì)算機(jī)，怎么辦呢，我們可以通過VLAN Trunk來解決。
如果交換機(jī)1的VLAN1中的機(jī)器要訪問交換機(jī)2的VLAN1中的機(jī)器，我們可以把兩臺(tái)交換機(jī)的級(jí)聯(lián)端口設(shè)置為Trunk端口，這樣，當(dāng)交換機(jī)把數(shù)據(jù)包從級(jí)聯(lián)口發(fā)出去的時(shí)候，會(huì)在數(shù)據(jù)包中做一個(gè)標(biāo)記(TAG)，以使其它交換機(jī)識(shí)別該數(shù)據(jù)包屬于哪一個(gè)VLAN，這樣，其它交換機(jī)收到這樣一個(gè)數(shù)據(jù)包后，只會(huì)將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到標(biāo)記中指定的VLAN，從而完成了跨越交換機(jī)的VLAN內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸。VLAN Trunk目前有兩種標(biāo)準(zhǔn)，ISL和802.1q，前者是Cisco專有技術(shù)，后者則是IEEE的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，除了Cisco兩者都支持外，其它廠商都只支持后者。
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