交换机的VLAN技术分析

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交换机的VLAN技术分析

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浏览:- 发布日期:2020-06-23 09:08:11【
        VLAN(虚拟局域网)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。接下来我们就一起来详细了解下交换机的VLAN技术!

        一、VLAN技术概况

        VLAN(Virtual Local Area Network)的中文名为"虚拟局域网",注意不是"VPN"(虚拟专用网)。VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分(注意,不是从物理上划分)成一个个网段,从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。这一新兴技术主要应用于交换机和路由器中,但主流应用还是在交换机之中。但又不是所有交换机都具有此功能,只有VLAN协议的第三层以上交换机才具有此功能,这一点可以查看相应交换机的说明书即可得知。


交换机



        VLAN技术的出现,使得管理员根据实际应用需求,把同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广播域,每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站,与物理上形成的LAN有着相同的属性。

        交换技术的发展,也加快了新的交换技术(VLAN)的应用速度。通过将企业网络划分为虚拟网络VLAN网段,可以强化网络管理和网络安全,控制不必要的数据广播。在共享网络中,一个物理的网段就是一个广播域。而在交换网络中,广播域可以是有一组任意选定的第二层网络地址(MAC地址)组成的虚拟网段。这样,网络中工作组的划分可以突破共享网络中的地理位置限制,而完全根据管理功能来划分。这种基于工作流的分组模式,大大提高了网络规划和重组的管理功能。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交换机上一样。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。


交换机


        VLAN网络可以是有混合的网络类型设备组成,比如:10M以太网、100M以太网、令牌网、FDDI、CDDI等等,可以是工作站、服务器、集线器、网络上行主干等等。

        二、VLAN在交换机上的实现方法,可以大致划分为六类:

        1、 基于端口划分的VLAN
        2、 基于MAC地址划分VLAN
        3、 基于网络层协议划分VLAN
        4、 根据IP组播划分VLAN
        5、 按策略划分VLAN
        6、按用户定义、非用户授权划分VLAN

        三、VLAN实现原理

        1、静态VLAN

        在VLAN管理员最初配置交换机Port和VLAN ID的对应关系时,就已经固定了这种对应关系,即这个Port只能对应这个VLAN ID,之后无法进行更改,除非管理员再重新配置。

        当一台设备接到这个Port上的时候,怎么判断该主机的VLAN ID与Port对应呢,这里是根据IP配置决定的,我们知道每个VLAN都有一个子网号,并对应着哪些Port,如果设备要求的IP地址和该Port对应的VLAN的子网号不匹配,则连接失败,该设备将无法正常通信。所以除了连接到正确的Port外,也必须给设备分配属于该VLAN网络段的IP地址,这样才能加入到该VLAN中。

        2、动态VLAN

        交换机自动配置Port为主机所属的VLAN。这里有三种分类:基于MAC,基于IP,基于用户

        3、基于MAC的VLAN(例如二层交换机)

        将所有主机的硬件地址都加入到VALN的管理数据库中,例如,一主机随便连接到交换机的一个动态VLAN的Port时,管理数据库将根据主机的MAC地址查询到该主机要加入VLAN 2中,然后自动设置该Port为VLAN 2。缺点是当主机更换了网卡之后,管理数据库需要重新设定。

        4、基于IP的VLAN(例如三层交换机)

        与基于MAC不同,这种方法会记录子网ID与VLAN ID的映射,而不论主机的网卡怎么变换,只要他的IP不变,交换机就可以根据主机的子网ID自动设置对应的VLAN ID。

        5、基于用户的VLAN

        根据操作系统的登录用户决定VLAN。

        6、Access接口和Trunk接口

        交换机中,有两种类型的接口:接入端口(Access)和中继端口(Trunk),Access接口只能用来连接用户主机,只能属于一个VLAN,因此该接口只传输本VLAN的数据。

        以上介绍的都是基于一台交换机划分VLAN的情况,当要实现跨两台甚至更多交换机呢,基于Access接口已经无法实现了,我们需要加入Trunk接口连接交换机。

        四、VLAN的优越性

        1、增加了网络连接的灵活性

        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。
 
        2、控制网络上的广播

        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。
 
        3、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。

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