VLAN 基础知识介绍合集.doc

菜鸟起步 初识VLAN什么是VLANVLAN（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。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。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：1、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。2、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。3、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。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。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。VLAN技术简单谈局域网的发展是VLAN产生的基础，所以在介绍VLAN之前，我们先来了解一下局域网的有关知识。 局域网（LAN）通常是一个单独的广播域，主要由Hub、网桥或交换机等网络设备连接同一网段内的所有节点形成。处于同一个局域网之内的网络节点之间可以直接通信，而处于不同局域网段的设备之间的通信则必须经过路由器才能通信。图1所示即为使用路由器构建的典型的局域网环境。随着网络的不断扩展，接入设备逐渐增多，网络结构也日趋复杂，必须使用更多的路由器才能将不同的用户划分到各自的广播域中，在不同的局域网之间提供网络互联。 但这样做存在两个缺陷： 首先，随着网络中路由器数量的增多，网络时延逐渐加长，从而导致网络数据传输速度的下降。这主要是因为数据在从一个局域网传递到另一个局域网时，必须经过路由器的路由操作: 路由器根据数据包中的相应信息确定数据包的目标地址，然后再选择合适的路径转发出去。 其次，用户是按照它们的物理连接被自然地划分到不同的用户组（广播域）中。这种分割方式并不是根据工作组中所有用户的共同需要和带宽的需求来进行的。因此，尽管不同的工作组或部门对带宽的需求有很大的差异，但它们却被机械地划分到同一个广播域中争用相同的带宽。 VLAN的定义及特点 虚拟局域网VLAN是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理网段的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。VLAN是一种比较新的技术，工作在OSI参考模型的第2层和第3层，一个VLAN就是一个广播域，VLAN之间的通信是通过第3层的路由器来完成的。与传统的局域网技术相比较，VLAN技术更加灵活，它具有以下优点： 网络设备的移动、添加和修改的管理开销减少; 可以控制广播活动; 可提高网络的安全性。 VLAN的分类 定义VLAN成员的方法有很多，由此也就分成了几种不同类型的VLAN。 1. 基于端口的VLAN 基于端口的VLAN的划分是最简单、有效的VLAN划分方法，它按照局域网交换机端口来定义VLAN成员。VLAN从逻辑上把局域网交换机的端口划分开来，从而把终端系统划分为不同的部分，各部分相对独立，在功能上模拟了传统的局域网。基于端口的VLAN又分为在单交换机端口和多交换机端口定义VLAN两种情况： (1) 单交换机端口定义VLAN 如图2所示，交换机的1、2、6、7、8端口组成VLAN1，3、4、5端口组成了VLAN2。这种VLAN只支持一个交换机。 (2) 多交换机端口定义VLAN 如图3所示，交换机1的1、2、3端口和交换机2的4、5、6端口组成VLAN1，交换机1的4、5、6、7、8端口和交换机2的1、2、3、7、8端口组成VLAN2。 基于端口的VLAN的划分简单、有效，但其缺点是当用户从一个端口移动到另一个端口时，网络管理员必须对VLAN成员进行重新配置。 2. 基于MAC地址的VLAN 基于MAC地址的VLAN是用终端系统的MAC地址定义的VLAN。MAC地址其实就是指网卡的标识符，每一块网卡的MAC地址都是惟一的。这种方法允许工作站移动到网络的其他物理网段，而自动保持原来的VLAN成员资格。在网络规模较小时，该方案可以说是一个好的方法，但随着网络规模的扩大，网络设备、用户的增加，则会在很大程度上加大管理的难度。 3. 基于路由的VLAN 路由协议工作在7层协议的第3层网络层，比如基于IP和IPX的路由协议，这类设备包括路由器和路由交换机。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。 4. 基于策略的VLAN 基于策略的VLAN的划分是一种比较有效而直接的方式，主要取决于在VLAN的划分中所采用的策略。 VLAN的定义及划分实例VLAN的定义：究竟什么是VLAN呢? VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术。IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。 VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑地划分成不同的广播域（或称虚拟LAN，即VLAN），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。但由于它是逻辑地而不是物理地划分，所以同一个VLAN内的各个工作站无须被放置在同一个物理空间里，即这些工作站不一定属于同一个物理LAN网段。一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，即使是两台计算机有着同样的网段，但是它们却没有相同的VLAN号，它们各自的广播流也不会相互转发,从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。 VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的，它在以太网帧的基础上增加了VLAN头，用VLAN ID把用户划分为更小的工作组，限制不同工作组间的用户二层互访，每个工作组就是一个虚拟局域网。虚拟局域网的好处是可以限制广播范围，并能够形成虚拟工作组，动态管理网络。 既然VLAN隔离了广播风暴，同时也隔离了各个不同的VLAN之间的通讯，所以不同的VLAN之间的通讯是需要有路由来完成的。 VLAN的划分 1.根据端口来划分VLAN 许多VLAN厂商都利用交换机的端口来划分VLAN成员。被设定的端口都在同一个广播域中。例如，一个交换机的1，2，3，4，5端口被定义为虚拟网AAA，同一交换机的6，7，8端口组成虚拟网BBB。这样做允许各端口之间的通讯，并允许共享型网络的升级。但是，这种划分模式将虚拟网限制在了一台交换机上。 第二代端口VLAN技术允许跨越多个交换机的多个不同端口划分VLAN，不同交换机上的若干个端口可以组成同一个虚拟网。 以交换机端口来划分网络成员，其配置过程简单明了。因此，从目前来看，这种根据端口来划分VLAN的方式仍然是最常用的一种方式。 2.根据MAC地址划分VLAN 这种划分VLAN的方法是根据每个主机的MAC地址来划分，即对每个MAC地址的主机都配置它属于哪个组。这种划分VLAN方法的最大优点就是当用户物理位置移动时，即从一个交换机换到其他的交换机时，VLAN不用重新配置，所以，可以认为这种根据MAC地址的划分方法是基于用户的VLAN，这种方法的缺点是初始化时，所有的用户都必须进行配置，如果有几百个甚至上千个用户的话，配置是非常累的。而且这种划分的方法也导致了交换机执行效率的降低，因为在每一个交换机的端口都可能存在很多个VLAN组的成员，这样就无法限制广播包了。另外，对于使用笔记本电脑的用户来说，他们的网卡可能经常更换，这样，VLAN就必须不停地配置。 3.根据网络层划分VLAN 这种划分VLAN的方法是根据每个主机的网络层地址或协议类型(如果支持多协议)划分的，虽然这种划分方法是根据网络地址，比如IP地址，但它不是路由，与网络层的路由毫无关系。 这种方法的优点是用户的物理位置改变了，不需要重新配置所属的VLAN，而且可以根据协议类型来划分VLAN，这对网络管理者来说很重要，还有，这种方法不需要附加的帧标签来识别VLAN，这样可以减少网络的通信量。 这种方法的缺点是效率低，因为检查每一个数据包的网络层地址是需要消耗处理时间的(相对于前面两种方法)，一般的交换机芯片都可以自动检查网络上数据包的以太网帧头，但要让芯片能检查IP帧头，需要更高的技术，同时也更费时。当然，这与各个厂商的实现方法有关。 4.根据IP组播划分VLAN IP 组播实际上也是一种VLAN的定义，即认为一个组播组就是一个VLAN，这种划分的方法将VLAN扩大到了广域网，因此这种方法具有更大的灵活性，而且也很容易通过路由器进行扩展，当然这种方法不适合局域网，主要是效率不高。 5.基于规则的VLAN也称为基于策略的VLAN。这是最灵活的VLAN划分方法，具有自动配置的能力，能够把相关的用户连成一体，在逻辑划分上称为“关系网络”。网络管理员只需在网管软件中确定划分VLAN的规则（或属性），那么当一个站点加入网络中时，将会被“感知”，并被自己地包含进正确的VLAN中。同时，对站点的移动和改变也可自动识别和跟踪。采用这种方法，整个网络可以非常方便地通过路由器扩展网络规模。有的产品还支持一个端口上的主机分别属于不同的VLAN，这在交换机与共享式Hub共存的环境中显得尤为重要。自动配置VLAN时，交换机中软件自动检查进入交换机端口的广播信息的IP源地址，然后软件自动将这个端口分配给一个由IP子网映射成的VLAN。* 以上划分VLAN的方式中，基于端口的VLAN端口方式建立在物理层上；MAC方式建立在数据链路层上；网络层和IP广播方式建立在第三层上。VLAN的标准 对VLAN的标准，我们只是介绍两种比较通用的标准，当然也有一些公司具有自己的标准，比如Cisco公司的ISL标准，虽然不是一种大众化的标准，但是由于Cisco Catalyst交换机的大量使用，ISL也成为一种不是标准的标准了。 802.10VLAN标准 在1995年，Cisco公司提倡使用IEEE802.10协议。在此之前，IEEE802.10曾经在全球范围内作为VLAN安全性的同一规范。Cisco公司试图采用优化后的802.10帧格式在网络上传输FramTagging模式中所必须的VLAN标签。然而，大多数802委员会的成员都反对推广802.10。因为，该协议是基于FrameTagging方式的。 802.1Q 在1996年3月，IEEE802.1Internetworking委员会结束了对VLAN初期标准的修订工作。新出台的标准进一步完善了VLAN的体系结构，统一了Fram-eTagging方式中不同厂商的标签格式，并制定了VLAN标准在未来一段时间内的发展方向，形成的802.1Q的标准在业界获得了广泛的推广。它成为VLAN史上的一块里程碑。802.1Q的出现打破了虚拟网依赖于单一厂商的僵局，从一个侧面推动了VLAN的迅速发展。另外，来自市场的压力使各大网络厂商立刻将新标准融合到他们各自的产品中。 Cisco ISL 标签ISL（Inter-Switch Link)是Cisco公司的专有封装方式，因此只能在Cisco的设备上支持。ISL是一个在交换机之间、交换机与路由器之间及交换机与服务器之间传递多个VLAN信息及VLAN数据流的协议，通过在交换机直接的端口配置ISL封装，即可跨越交换机进行整个网络的VLAN分配和配置。公司内部进行VLAN的划分实例 对于每个公司而言都有自己不同的需求，下面我们给出一个典型的公司的VLAN的实例，这样也可以成为我们以后为公司划分VLAN的依据。 某公司现在有工程部、销售部、财务部。VLAN的划分：工程部VLAN10，销售部VLAN20，财务部VLAN30，并且各部门还可以相互通讯。现有设备如下:Cisco 3640路由器，Cisco Catalyst 2924交换机一台，二级交换机若干台。 交换机配置文件中的部分代码如下： . ! interface vlan10 ip address ! interface vlan20 ip address ! interface vlan30 ip address ! . 路由器配置文件中的部分代码如下： . interface FastEthernet 1/0.1 encapsulation isl 10 ip address ! interface FastEthernet 1/0.2 encapsulation isl 20 ip address ! interface FastEthernet 1/0.3 encapsulation isl 30 ip address ! . ! router rip network ! .VLAN技术白皮书关键词 VLAN，VLAN聚合，PVLAN， GVRP，VTP 1 VLAN概述 VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术。IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。 VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑地划分成不同的广播域（或称虚拟LAN，即VLAN），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。但由于它是逻辑地而不是物理地划分，所以同一个VLAN内的各个工作站无须被放置在同一个物理空间里，即这些工作站不一定属于同一个物理LAN网段。一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。 VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议，它在以太网帧的基础上增加了VLAN头，用VLAN ID把用户划分为更小的工作组，限制不同工作组间的用户二层互访，每个工作组就是一个虚拟局域网。虚拟局域网的好处是可以限制广播范围，并能够形成虚拟工作组，动态管理网络。 VLAN在交换机上的实现方法，可以大致划分为4类: 1、 基于端口划分的VLAN 这种划分VLAN的方法是根据以太网交换机的端口来划分，比如Quidway S3526的14端口为VLAN 10，517为VLAN 20，1824为VLAN 30，当然，这些属于同一VLAN的端口可以不连续，如何配置，由管理员决定，如果有多个交换机，例如，可以指定交换机 1 的16端口和交换机 2 的14端口为同一VLAN，即同一VLAN可以跨越数个以太网交换机，根据端口划分是目前定义VLAN的最广泛的方法，IEEE 802.1Q规定了依据以太网交换机的端口来划分VLAN的国际标准。 这种划分的方法的优点是定义VLAN成员时非常简单，只要将所有的端口都指定义一下就可以了。它的缺点是如果VLAN A的用户离开了原来的端口，到了一个新的交换机的某个端口，那么就必须重新定义。 2、基于MAC地址划分VLAN 这种划分VLAN的方法是根据每个主机的MAC地址来划分，即对每个MAC地址的主机都配置他属于哪个组。这种划分VLAN的方法的最大优点就是当用户物理位置移动时，即从一个交换机换到其他的交换机时，VLAN不用重新配置，所以，可以认为这种根据MAC地址的划分方法是基于用户的VLAN，这种方法的缺点是初始化时，所有的用户都必须进行配置，如果有几百个甚至上千个用户的话，配置是非常累的。而且这种划分的方法也导致了交换机执行效率的降低，因为在每一个交换机的端口都可能存在很多个VLAN组的成员，这样就无法限制广播包了。另外，对于使用笔记本电脑的用户来说，他们的网卡可能经常更换，这样，VLAN就必须不停的配置。 3、基于网络层划分VLAN 这种划分VLAN的方法是根据每个主机的网络层地址或协议类型(如果支持多协议)划分的，虽然这种划分方法是根据网络地址，比如IP地址，但它不是路由，与网络层的路由毫无关系。它虽然查看每个数据包的IP地址，但由于不是路由，所以，没有RIP，OSPF等路由协议，而是根据生成树算法进行桥交换， 这种方法的优点是用户的物理位置改变了，不需要重新配置所属的VLAN，而且可以根据协议类型来划分VLAN，这对网络管理者来说很重要，还有，这种方法不需要附加的帧标签来识别VLAN，这样可以减少网络的通信量。 这种方法的缺点是效率低，因为检查每一个数据包的网络层地址是需要消耗处理时间的(相对于前面两种方法)，一般的交换机芯片都可以自动检查网络上数据包的以太网祯头，但要让芯片能检查IP帧头，需要更高的技术，同时也更费时。当然，这与各个厂商的实现方法有关。 4、根据IP组播划分VLAN IP 组播实际上也是一种VLAN的定义，即认为一个组播组就是一个VLAN，这种划分的方法将VLAN扩大到了广域网，因此这种方法具有更大的灵活性，而且也很容易通过路由器进行扩展，当然这种方法不适合局域网，主要是效率不高。 鉴于当前业界VLAN发展的趋势，考虑到各种VLAN划分方式的优缺点，为了最大程度上地满足用户在具体使用过程中需求，减轻用户在VLAN的具体使用和维护中的工作量，Quidway S系列交换机采用根据端口来划分VLAN的方法。虚拟局域网入门(上)有很多企业在发展的初期，人员较少 ，因此对网络的要求也不高，而且为了节约成本，很多企业网都采用了通过路由器实现分段的简单结构（图1）。在这样的网络下，每一个局域网上的广播数据包都可以被该段上的所有设备收到，而无论这些设备是否需要。随着企业规模的不断扩大，特别是多媒体在企业局域网中的应用，使每个部门内部的数据传输量非常大。此外，由于公司发展中一些遗留下来的问题，使得一个部门的员工不能相对集中办公。更重要的是，公司的财务部门需要越来越高的安全性，不能和其他的部门混用一个以太网段，以防止数据窃听。这些新问题需要更灵活地配置局域网，因此就产生了虚拟局域网（Virtual LAN）技术。 虚拟网是指在物理网络基础架构上，利用交换机和路由器的功能，配置网络的逻辑拓扑结构，从而允许网络管理员任意地将一个局域网内的任何数量网段聚合成一个用户组，就好像它们是一个单独的局域网。近期虚拟网（VLAN）迅速倔起，并成为最具生命力的组网技术之一。（图2）图2 虚拟局域网的特点在使用带宽、灵活性、性能等方面，虚拟局域网（VLAN）都显示出很大优势。虚拟局域网的使用能够方便地进行用户的增加、删除、移动等工作，提高网络管理的效率。他具有以下特点：1、灵活的、软定义的、边界独立于物理媒质的设备群。VLAN概念的引入，使交换机承担了网络的分段工作，而不再使用路由器来完成。通过使用VLAN，能够把原来一个物理的局域网划分成很多个逻辑意义上的子网，而不必考虑具体的物理位置，每一个VLAN都可以对应于一个逻辑单位，如部门、车间和项目组等。2、广播流量被限制在软定义的边界内、提高了网络的安全性。由于在相同VLAN内的主机间传送的数据不会影响到其他VLAN上的主机，因此减少了数据窃听的可能性，极大地增强了网络的安全性。3、在同一个虚拟局域网成员之间提供低延迟、线速的通信。能够在网络内划分网段或者微网段，提高网络分组的灵活性。VLAN技术通过把网络分成逻辑上的不同广播域，使网络上传送的包只在与位于同一个VLAN的端口之间交换。这样就限制了某个局域网只与同一个VLAN的其它局域网互相连，避免浪费带宽，从而消除了传统的桥接交换网络的固有缺陷包经常被传送到并不需要它的局域网中。这也改善了网络配置规模的灵活性，尤其是在支持广播多播协议和应用程序的局域网环境中，会遭遇到如潮水般涌来的包。而在 VLAN结构中，可以轻松地拒绝其他VLAN的包，从而大大减少网络流量。虚拟局域网的分类虚拟局域网是一种软技术，如何分类，将决定此技术在网络中能否发挥到预期作用，下面将介绍虚拟局域网的分类以及特性。常见的虚拟局域网分类有三种：基于端口、基于硬件MAC地址、基于网络层。 1、基于端口基于端口的虚拟局域网划分是比较流行和最早的划分方式，其特点是将交换机按照端口进行分组，每一组定义为一个虚拟局域网。这些交换机端口分组可以在一台交换机上也可以跨越几个交换机（例如，号交换机的端口1和2以及2号交换机的端口4、5、6和7上的最终工作站组成了虚拟局域网A；而1号交换机的端口3、4、5、6、7和8加上2号交换机的端口1、2、3和8上的最终工作站组成了虚拟局域网B）。图3 端口分组目前是定义虚拟局域网成员最常用的方法，而且配置也相当直截了当。纯粹用端口分组来定义虚拟局域网不会容许多个虚拟局域网包含同一个实际网段（或交换机端口）。其特点是一个虚拟局域网的各个端口上的所有终端都在一个广播域中，它们相互可以通信，不同的虚拟局域网之间进行通信需经过路由来进行。这种虚拟局域网划分方式的优点在于简单，容易实现，从一个端口发出的广播，直接发送到虚拟局域网内的其他端口，也便于直接监控。但是，用端口定义虚拟局域网的主要局限性是：使用不够灵活，当用户从一个端口移动到另一个端口的时候网络管理员必须重新配置虚拟局域网成员。不过这一点可以通过灵活的网络管理软件来弥补。 2 、基于硬件MAC地址层基于硬件MAC地址层地址的虚拟局域网具有不同的优点和缺点。由于硬件地址层的地址是硬连接到工作站的网络界面卡（NIC）上的，所以基于硬件地址层地址的的虚拟局域网使网络管理者能够把网络上的工作站移动到不同的实际位置，而且可以让这台工作站自动地保持它原有的虚拟局域网成员资格。按照这种方式，由硬件地址层地址定义的虚拟局域网可以被视为基于用户的虚拟局域网。这种方式的虚拟局域网，交换机对终端的MAC地址和交换机端口进行跟踪，在新终端入网时根据已经定义的虚拟局域网MAC对应表将其划归至某一个虚拟局域网，而无论该终端在网络中怎样移动，由于其MAC地址保持不变，故不需进行虚拟局域网的重新配置。这种划分方式减少了网络管理员的日常维护工作量，不足之处在于所有的终端必须被明确的分配在一个具体的虚拟局域网，任何时候增加终端或者更换网卡，都要对虚拟局域网数据库调整，以实现对该终端的动态跟踪。基于硬件地址层地址的虚拟局域网解决方案的缺点之一是要求所有的用户必须初始配置在至少一个虚拟局域网中。在这次初始手工配置之后，用户的自动跟踪才有可能实现，而且取决于特定的供应商解决方案。然而，这种不得不在一开始先用人工配置虚拟局域网的方法，其缺点在一个非常大的网络中变得非常明显：几千个用户必须逐个地分配到各自特定的虚拟局域网中。某些供应商已经减少了初始手工配置基于硬件地址的虚拟局域网的繁重任务，它们采用根据网络的当前状态生成虚拟局域网的工具，也就是说为每一个子网生成一个基于硬件地址的虚拟局域网。 3 、基于网络层基于网络层的虚拟局域网划分也叫做基于策略（POLICY）的划分，是这几种划分方式中最高级也是最为复杂的。基于网络层的虚拟局域网使用协议（如果网络中存在多协议的话）或网络层地址（如TCP/IP中的子网段地址）来确定网络成员。利用网络层定义虚拟网有以下几点优势。第一，这种方式可以按传输协议划分网段。其次，用户可以在网络内部自由移动而不用重新配置自己的工作站。第三，这种类型的虚拟网可以减少由于协议转换而造成的网络延迟。这种方式看起来是最为理想的方式，但是在采用这种划分之前，要明确两件事情：一是IP盗用，二是对设备要求较高，不是所有设备都支持这种方式。VLAN经典诠释什么是VLAN？VLAN（Virtual LAN），翻译成中文是“虚拟局域网”。LAN可以是由少数几台家用计算机构成的网络，也可以是数以百计的计算机构成的企业网络。VLAN所指的LAN特指使用路由器分割的网络也就是广播域。在此让我们先复习一下广播域的概念。广播域，指的是广播帧（目标MAC地址全部为1）所能传递到的范围，亦即能够直接通信的范围。严格地说，并不仅仅是广播帧，多播帧（Multicast Frame）和目标不明的单播帧（Unknown Unicast Frame）也能在同一个广播域中畅行无阻。本来，二层交换机只能构建单一的广播域，不过使用VLAN功能后，它能够将网络分割成多个广播域。未分割广播域时那么，为什么需要分割广播域呢？那是因为，如果仅有一个广播域，有可能会影响到网络整体的传输性能。具体原因，请参看附图加深理解。 图中，是一个由5台二层交换机（交换机15）连接了大量客户机构成的网络。假设这时，计算机A需要与计算机B通信。在基于以太网的通信中，必须在数据帧中指定目标MAC地址才能正常通信，因此计算机A必须先广播“ARP请求（ARP Request）信息”，来尝试获取计算机B的MAC地址。交换机1收到广播帧（ARP请求）后，会将它转发给除接收端口外的其他所有端口，也就是Flooding了。接着，交换机2收到广播帧后也会Flooding。交换机3、4、5也还会Flooding。最终ARP请求会被转发到同一网络中的所有客户机上 请大家注意一下，这个ARP请求原本是为了获得计算机B的MAC地址而发出的。也就是说：只要计算机B能收到就万事大吉了。可是事实上，数据帧却传遍整个网络，导致所有的计算机都收到了它。如此一来，一方面广播信息消耗了网络整体的带宽，另一方面，收到广播信息的计算机还要消耗一部分CPU时间来对它进行处理。造成了网络带宽和CPU运算能力的大量无谓消耗。广播信息是那么经常发出的吗？读到这里，您也许会问：广播信息真是那么频繁出现的吗？答案是：是的！实际上广播帧会非常频繁地出现。利用TCP/IP协议栈通信时，除了前面出现的ARP外，还有可能需要发出DHCP、RIP等很多其他类型的广播信息。ARP广播，是在需要与其他主机通信时发出的。当客户机请求DHCP服务器分配IP地址时，就必须发出DHCP的广播。而使用RIP作为路由协议时，每隔30秒路由器都会对邻近的其他路由器广播一次路由信息。RIP以外的其他路由协议使用多播传输路由信息，这也会被交换机转发（Flooding）。除了TCP/IP以外，NetBEUI、IPX和Apple Talk等协议也经常需要用到广播。例如在Windows下双击打开“网络计算机”时就会发出广播（多播）信息。（Windows XP除外）总之，广播就在我们身边。下面是一些常见的广播通信：l.ARP请求：建立IP地址和MAC地址的映射关系。2.RIP：一种路由协议。3.DHCP：用于自动设定IP地址的协议。4.NetBEUI：Windows下使用的网络协议。5.IPX：Novell Netware使用的网络协议。6.Apple Talk：苹果公司的Macintosh计算机使用的网络协议。如果整个网络只有一个广播域，那么一旦发出广播信息，就会传遍整个网络，并且对网络中的主机带来额外的负担。因此，在设计LAN时，需要注意如何才能有效地分割广播域。广播域的分割与VLAN的必要性分割广播域时，一般都必须使用到路由器。使用路由器后，可以以路由器上的网络接口（LAN Interface）为单位分割广播域。但是，通常情况下路由器上不会有太多的网络接口，其数目多在14个左右。随着宽带连接的普及，宽带路由器（或者叫IP共享器）变得较为常见，但是需要注意的是，它们上面虽然带着多个（一般为4个左右）连接LAN一侧的网络接口，但那实际上是路由器内置的交换机，并不能分割广播域。况且使用路由器分割广播域的话，所能分割的个数完全取决于路由器的网络接口个数，使得用户无法自由地根据实际需要分割广播域。与路由器相比，二层交换机一般带有多个网络接口。因此如果能使用它分割广播域，那么无疑运用上的灵活性会大大提高。用于在二层交换机上分割广播域的技术，就是VLAN。通过利用VLAN，我们可以自由设计广播域的构成，提高网络设计的自由度VLAN的访问链接交换机的端口交换机的端口，可以分为以下两种：l.访问链接（Access Link）2.汇聚链接（Trunk Link）接下来就让我们来依次学习这两种不同端口的特征。这一讲，首先学习“访问链接”。访问链接访问链接，指的是“只属于一个VLAN，且仅向该VLAN转发数据帧”的端口。在大多数情况下，访问链接所连的是客户机。通常设置VLAN的顺序是：l.生成VLAN2.设定访问链接（决定各端口属于哪一个VLAN）设定访问链接的手法，可以是事先固定的、也可以是根据所连的计算机而动态改变设定。前者被称为“静态VLAN”、后者自然就是“动态VLAN”了。静态VLAN静态VLAN又被称为基于端口的VLAN（Port Based VLAN）。顾名思义，就是明确指定各端口属于哪个VLAN的设定方法。 由于需要一个个端口地指定，因此当网络中的计算机数目超过一定数字（比如数百台）后，设定操作就会变得烦杂无比。并且，客户机每次变更所连端口，都必须同时更改该端口所属VLAN的设定这显然不适合那些需要频繁改变拓补结构的网络。动态VLAN另一方面，动态VLAN则是根据每个端口所连的计算机，随时改变端口所属的VLAN。这就可以避免上述的更改设定之类的操作。动态VLAN可以大致分为3类：l.基于MAC地址的VLAN（MAC Based VLAN）2.基于子网的VLAN（Subnet Based VLAN）3.基于用户的VLAN（User Based VLAN）其间的差异，主要在于根据OSI参照模型哪一层的信息决定端口所属的VLAN。基于MAC地址的VLAN，就是通过查询并记录端口所连计算机上网卡的MAC地址来决定端口的所属。假定有一个MAC地址“A”被交换机设定为属于VLAN“10”，那么不论MAC地址为“A”的这台计算机连在交换机哪个端口，该端口都会被划分到VLAN10中去。计算机连在端口1时，端口1属于VLAN10；而计算机连在端口2时，则是端口2属于VLAN10。 由于是基于MAC地址决定所属VLAN的，因此可以理解为这是一种在OSI的第二层设定访问链接的办法。但是，基于MAC地址的VLAN，在设定时必须调查所连接的所有计算机的MAC地址并加以登录。而且如果计算机交换了网卡，还是需要更改设定。基于子网的VLAN，则是通过所连计算机的IP地址，来决定端口所属VLAN的。不像基于MAC地址的VLAN，即使计算机因为交换了网卡或是其他原因导致MAC地址改变，只要它的IP地址不变，就仍可以加入原先设定的VLAN 因此，与基于MAC地址的VLAN相比，能够更为简便地改变网络结构。IP地址是OSI参照模型中第三层的信息，所以我们可以理解为基于子网的VLAN是一种在OSI的第三层设定访问链接的方法。基于用户的VLAN，则是根据交换机各端口所连的计算机上当前登录的用户，来决定该端口属于哪个VLAN。这里的用户识别信息，一般是计算机操作系统登录的用户，比如可以是Windows域中使用的用户名。这些用户名信息，属于OSI第四层以上的信息。总的来说，决定端口所属VLAN时利用的信息在OSI中的层面越高，就越适于构建灵活多变的网络。访问链接的总结综上所述，设定访问链接的手法有静态VLAN和动态VLAN两种，其中动态VLAN又可以继续细分成几个小类。其中基于子网的VLAN和基于用户的VLAN有可能是网络设备厂商使用独有的协议实现的，不同厂商的设备之间互联有可能出现兼容性问题；因此在选择交换机时，一定要注意事先确认。下表总结了静态VLAN和动态VLAN的相关信息 浅谈VLAN技术目前，广域网和局域网技术得到广泛推广和应用。尤其是局域网技术发展更快，从传统LAN到交换LAN，再发展到虚拟LAN即VLAN（Virtual Local Area Networks）。VLAN技术较传统LAN技术前进了一大步，让我们在辽阔的信息领域中拥有属于自己的空间。1.VLAN概念VLAN是一个在物理网络上根据用途，工作组、应用等来逻辑划分的局域网络，是一个广播域，与用户的物理位置没有关系。VLAN中的网络用户是通过LAN交换机来通信的。一个VLAN中的成员看不到另一个VLAN中的成员。2.VLAN特征同一个VLAN中的所有成员共同拥有一个VLAN ID，组成一个虚拟局域网络；同一个VLAN中的成员均能收到同一个VLAN中的其他成员发来的广播包，但收不到其他VLAN中成员发来的广播包；不同VLAN成员之间不可直接通信，需要通过路由支持才能通信，而同一VLAN中的成员通过VLAN交换机可以直接通信，不需路由支持。3.VLAN特征VLAN的特性是：控制通信活动，隔离广播数据顺化网络管理，便于工作组优化组合，VLAN中的成员只要拥有一个VLAN ID就可以不受物理位置的限制，随意移动工作站的位置；增加网络的安全性，VLAN交换机就是一道道屏风，只有具备VLAN成员资格的分组数据才能通过，这比用计算机服务器做防火墙要安全得多；网络带宽得到充分利用，网络性能大大提高。4.交换式以太网VLAN和ATM VLAN从技术角度来讲，VLAN既可以在交换式以太网中实现，也可以在ATM骨干网中实现，比较起来，在ATM环境中实现VLAN技术相对来说要困难些。（1）交换式以大网VLAN，基于交换式以太网的VLAN采用的是帧交换（Frame Switch）技术，其工作机制是：当以太网交换机从一个端口收到数据帧后，对数据帧中包含的MAC（媒体存取控制）地址进行分析姘利用交换机中的端口-MAC地址映射表将数据帧转发至相应端口。（2）ATM VLAN.基于ATM的VLAN采用的是信元交换（Cell Switch）技术，信元交换技术主要是指ATM技术，工作机制是：当ATM交换机从一个端口收到数据包后，采用53字节的定长信元（Cell）进行封装处理，其中有5个字节是信无头，含有目的地址等信息。在交换时，全部以信元进行交换。ATM是局域网和广域网的公共基础技术，结合了线路交换和存储转发两种数据交换形式，采用底层交换和光纤传输等技术，具有从几兆到数百兆甚至上千兆的网络带宽，能充分满足数据、语音及视频等传输的各类需求，非常容易组建各种应用的城域网，并有服务质量（QoS）保证。在ATM上实现VLAN技术实在是再好不过的了。5.VLAN实现原理当VLAN交换机从工作站接收到数据后，会对数据的部分内容进行检查，并与一个VLAN配置数据库（该数据库含有静态配置的或者动态学习而得到的MAC地址等信息）中的内容进行比较后，确定数据去向，如果数据要发往一个VLAN设备（VLAN-aware），一个标记（Tag）或者VLAN标识就被加到这个数据上，根据VLAN标识和目的地址，VLAN交换机就可以将该数据转发到同一VLAN上适当的目的地；如果数据发往非VLAN设备（VLAN-unaware），则VLAN交换机发送不带VLAN标识的数据。6.VLAN类型加入一个VLAN所依据的标准是多种多样的，可以按以下方案加入VLAN.（1）按端口划分。将VLAN交换机上的物理端口和VLAN交换机内部的PVC（永久虚电路）端口分成若干个组，每个组构成一个虚拟网，相当于一个独立的VLAN交换机。这种按网络端口来划分VLAN网络成员的配置过程简单明了，因此，它是最常用的一种方式。其主要缺点在于不允许用户移动，一旦用户移动到一个新的位置，网络管理员必须配置新的VLAN.（2）按MAC地址划分。VLAN工作基于工作站的MAC地址，VLAN交换机跟踪属于VLAN MAC的地址，从某种意义上说，这是一种基于用户的网络划分手段，因为MAC在工作站的网卡（NIC）上。这种方式的VLAN允许网络用户从一个物理位置移动到另一个物理位置时，自动保留其所属VLAN的成员身份，但这种方式要求网络管理员将每个用户都一一划分在某个VLAN中，在一个大规模的VLAN中，这就有些困难；再者，笔记本电脑没有网卡，因而，当笔记本电脑移动到另一个站时，VLAN需要重新配置。（3）按网络协议划分。VLAN按网络层协议来划分，可分为IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN网络。这种按网络层协议来组成的VLAN，可使广播域跨越多个VLAN交换机。这对于希望针对具体应用和服务来组织用户的网络管理员来说是非常具有吸引力的，而且，用户可以在网络内部自由移动，但其VLAN成员身份仍然保留不变。这种方式不足之处在于，可使广播域跨越多个VLAN交换机，容易造成某些VLAN站点数目较多，产生大量的广播包，使VLAN交换机的效率降低。（4）按IPIPX划分。基于IP子网的VLAN，可按照IPv4和IPv6方式来划分VLAN.其每个VLAN都是和一段独立的IP网段相对应的，将IP的广播组和