虛擬局域網技術詳解

　　一、什么是VLAN

　　VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）即虛擬局域網，是一種通過將局域網內的設備邏輯地而不是物理地劃分成一個個網段從而實現虛擬工作組的新興技術。IEEE于1999年頒布了用以標準化VLAN實現方案的802.1Q協議標準草案。

　　VLAN技術允許網絡管理者將一個物理的LAN邏輯地劃分成不同的廣播域（或稱虛擬LAN，即VLAN），每一個VLAN都包含一組有著相同需求的計算機工作站，與物理上形成的LAN有著相同的屬性。但由于它是邏輯地址而不是物理地址劃分，所以同一個VLAN內的各個工作站無須被放置在同一個物理空間里，即這些工作站不一定屬于同一個物理LAN網段。一個VLAN內部的廣播和單播流量都不會轉發到其他VLAN中，即使是兩臺計算機有著同樣的網段，但是它們卻沒有相同的VLAN號，它們各自的廣播流也不會相互轉發，從而有助于控制流量、減少設備投資、簡化網絡管理、提高網絡的安全性。

　　VLAN是為解決以太網的廣播問題和安全性而提出的，它在以太網幀的基礎上增加了VLAN頭，用VLANID把用戶劃分為更小的工作組，限制不同工作組間的用戶二層互訪，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范圍，并能夠形成虛擬工作組，動態管理網絡。

　　既然VLAN隔離了廣播風暴，同時也隔離了各個不同的VLAN之間的通訊，所以不同的VLAN之間的通訊是需要有路由來完成的。

　　二、組建VLAN的條件

　　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，需要路由的支持，這時就需要增加路由設備——要實現路由功能，既可采用路由器，也可采用三層交換機來完成。

　　三、VLAN的劃分

　　1.根據端口來劃分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，并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臺交換機上。

　　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，其配置過程簡單明了。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。

　　2.根據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于哪個組。這種劃分VLAN方法的最大優點就是當用戶物理位置移動時，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于用戶的VLAN，這種方法的缺點是初始化時，所有的用戶都必須進行配置，如果有幾百個甚至上千個用戶的話，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，對于使用筆記本電腦的用戶來說，他們的網卡可能經常更換，這樣，VLAN就必須不停地配置。

　　3.根據網絡層劃分VLAN

　　這種劃分VLAN的方法是根據每個主機的網絡層地址或協議類型（如果支持多協議）劃分的，雖然這種劃分方法是根據網絡地址，比如IP地址，但它不是路由，與網絡層的路由毫無關系。

　　這種方法的優點是用戶的物理位置改變了，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，這對網絡管理者來說很重要，還有，這種方法不需要附加的幀標簽來識別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（相對于前面兩種方法），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。

　　4.根據IP組播劃分VLAN

　　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。

　　5.基于規則的VLAN

　　也稱為基于策略的VLAN。這是最靈活的VLAN劃分方法，具有自動配置的能力，能夠把相關的用戶連成一體，在邏輯劃分上稱為“關系網絡”。網絡管理員只需在網管軟件中確定劃分VLAN的規則（或屬性），那么當一個站點加入網絡中時，將會被“感知”，并被自己地包含進正確的VLAN中。同時，對站點的移動和改變也可自動識別和跟蹤。

　　采用這種方法，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于不同的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，然后軟件自動將這個端口分配給一個由IP子網映射成的VLAN。

　　6.按用戶定義、非用戶授權劃分VLAN

　　基于用戶定義、非用戶授權來劃分VLAN，是指為了適應特別的VLAN網絡，根據具體的網絡用戶的特別要求來定義和設計VLAN，而且可以讓非VLAN群體用戶訪問VLAN，但是需要提供用戶密碼，在得到VLAN管理的認證后才可以加入一個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方式建立在數據鏈路層上；網絡層和IP廣播方式建立在第三層上。

　　四、VLAN的標準

　　對VLAN的標準，我們只是介紹兩種比較通用的標準，當然也有一些公司具有自己的標準，比如Cisco公司的ISL標準，雖然不是一種大眾化的標準，但是由于CiscoCatalyst交換機的大量使用，ISL也成為一種不是標準的標準了。

　　·802.10VLAN標準

　　在1995年，Cisco公司提倡使用IEEE802.10協議。在此之前，IEEE802.10曾經在全球范圍內作為VLAN安全性的同一規范。Cisco公司試圖采用優化后的802.10幀格式在網絡上傳輸FramTagging模式中所必須的VLAN標簽。然而，大多數802委員會的成員都反對推廣802.10。因為，該協議是基于FrameTagging方式的。

　　·802.1Q

　　在1996年3月，IEEE802.1Internetworking委員會結束了對VLAN初期標準的修訂工作。新出臺的標準進一步完善了VLAN的體系結構，統一了Fram-eTagging方式中不同廠商的標簽格式，并制定了VLAN標準在未來一段時間內的發展方向，形成的802.1Q的標準在業界獲得了廣泛的推廣。它成為VLAN史上的一塊里程碑。802.1Q的出現打破了虛擬網依賴于單一廠商的僵局，從一個側面推動了VLAN的迅速發展。另外，來自市場的壓力使各大網絡廠商立刻將新標準融合到他們各自的產品中。

　　·CiscoISL標簽

　　ISL（Inter-SwitchLink）是Cisco公司的專有封裝方式，因此只能在Cisco的設備上支持。ISL是一個在交換機之間、交換機與路由器之間及交換機與服務器之間傳遞多個VLAN信息及VLAN數據流的協議，通過在交換機直接的端口配置ISL封裝，即可跨越交換機進行整個網絡的VLAN分配和配置。