中、小局域網交換機VLAN的網絡配置

有關VLAN的技術標準IEEE 802.1Q早在1999年6月份就由IEEE委員正式頒布實施了，而且最早的VLNA技術早在1996年(思科)公司就提出 了。隨著幾年來的發展，VLAN技術得到廣泛的支持，在大大小小的企業網絡中廣泛應用，成為當前最為熱門的一種以太局域網技術。本篇就要 為大家介紹機的一個最常見技術應用--VLAN技術，并針對中、小局域網VLAN的網絡配置以實例的方式向大家簡單介紹其配置方法。
　　
　　一、VLAN基礎
　　VLAN(Virtual Local Area Network)的中文名為"虛擬局域網"，注意不是"VPN"(虛擬專用網)。VLAN是一種將局域網設備從邏輯上 劃分(注意，不是從物理上劃分)成一個個網段，從而實現虛擬工作組的新興數據技術。這一新興技術主要應用于交換機和器中，但主 流應用還是在交換機之中。但又不是所有交換機都具有此功能，只有VLAN的第三層以上交換機才具有此功能，這一點可以查看相應交換機 的說明書即可得知。
　　
　　IEEE于1999年頒布了用以標準化VLAN實現方案的802.1Q標準草案。VLAN技術的出現，使得管理員根據實際應用需求，把同一 物理局域網內的不同用戶邏輯地劃分成不同的廣播域，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。由于它是從邏輯上劃分，而不是從物理上劃分，所以同一個VLAN內的各個工作站沒有限制在同一個物理范圍中，即這些工作站可以在不同 物理LAN網段。由VLAN的特點可知，一個VLAN內部的廣播和單播流量都不會轉發到其他VLAN中，從而有助于控制流量、減少設備投資、簡化網絡 管理、提高網絡的性。
　　
　　交換技術的發展，也加快了新的交換技術(VLAN)的應用速度。通過將企業網絡劃分為虛擬網絡VLAN網段，可以強化網絡管理和網 絡，控制不必要的數據廣播。在共享網絡中，一個物理的網段就是一個廣播域。而在交換網絡中，廣播域可以是有一組任意選定的第二層 網絡地址(MAC地址)組成的虛擬網段。這樣，網絡中工作組的劃分可以突破共享網絡中的地理位置限制，而完全根據管理功能來劃分。這種基于 工作流的分組模式，大大提高了網絡規劃和重組的管理功能。在同一個VLAN中的工作站，不論它們實際與哪個交換機連接，它們之間的通訊就 好象在獨立的交換機上一樣。同一個VLAN中的廣播只有VLAN中的成員才能聽到，而不會傳輸到其他的 VLAN中去，這樣可以很好的控制不必要的 廣播風暴的產生。同時，若沒有的話，不同VLAN之間不能相互通訊，這樣增加了企業網絡中不同部門之間的安全性。網絡管理員可以通過 配置VLAN之間的路由來全面管理企業內部不同管理單元之間的信息互訪。交換機是根據用戶工作站的MAC地址來劃分VLAN的。所以，用戶可以自 由的在企業網絡中移動辦公，不論他在何處接入交換網絡，他都可以與VLAN內其他用戶自如通訊。
　　
　　VLAN網絡可以是有混合的網絡類型設備組成，比如：10M以太網、100M以太網、令牌網、FDDI、CDDI等等，可以是工作站、 、集線器、網絡上行主干等等。
　　
　　VLAN除了能將網絡劃分為多個廣播域，從而有效地控制廣播風暴的發生，以及使網絡的拓撲結構變得非常靈活的優點外，還可以 用于控制網絡中不同部門、不同站點之間的互相訪問。
　　
　　VLAN是為解決以太網的廣播問題和安全性而提出的一種，它在以太網 幀的基礎上增加了VLAN頭，用VLAN ID把用戶劃分為更小的工作組，限制不同工作組間的用戶互訪，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。
　　
　　二、VLAN的劃分方法
　　VLAN在交換機上的實現方法，可以大致劃分為六類:
　　
　　1. 基于端口劃分的VLAN
　　
　　這是最常應用的一種VLAN劃分方法，應用也最為廣泛、最有效，目前絕大多數VLAN協議的交換機都提供這種VLAN配置方法。這種 劃分VLAN的方法是根據以太網交換機的交換端口來劃分的，它是將VLAN交換機上的物理端口和VLAN交換機內部的PVC(永久虛電路)端口分成若干 個組，每個組構成一個虛擬網，相當于一個獨立的VLAN交換機。
　　
　　對于不同部門需要互訪時，可通過路由器轉發，并配合基于MAC地址的端口過濾。對某站點的訪問路徑上最靠近該站點的交換機、 路由交換機或路由器的相應端口上，設定可通過的MAC地址集。這樣就可以防止非法入侵者從內部盜用IP地址從其他可接入點入侵的可能。
　　
　　從這種劃分方法本身我們可以看出，這種劃分的方法的優點是定義VLAN成員時非常簡單，只要將所有的端口都定義為相應的VLAN 組即可。適合于任何大小的網絡。它的缺點是如果某用戶離開了原來的端口，到了一個新的交換機的某個端口，必須重新定義。
　　
　　2. 基于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地址的主機都配置他屬于哪個組，它實現的機制就是每一塊 網卡都對應唯一的MAC地址，VLAN交換機跟蹤屬于VLAN MAC的地址。這種方式的VLAN允許網絡用戶從一個物理位置移動到另一個物理位置時，自 動保留其所屬VLAN的成員身份。
　　
　　由這種劃分的機制可以看出，這種VLAN的劃分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，因為它是基于用戶，而不是基于交換機的端口。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，所以這種劃分方法通常適用于小型局域網。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，保存了許多用戶的MAC地址，查詢起來相當不容易。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就必須經常配置。
　　
　　3. 基于網絡層協議劃分VLAN
　　
　　VLAN按網絡層協議來劃分，可分為IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN網絡。這種按網絡層協議來組成的VLAN，可使廣 播域跨越多個VLAN交換機。這對于希望針對具體應用和服務來組織用戶的網絡管理員來說是非常具有吸引力的。而且，用戶可以在網絡內部自 由移動，但其VLAN成員身份仍然保留不變。
　　
　　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禎頭，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IP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，主要適合于不在同一地理范圍的局域網用戶組成一個VLAN，不適合局域網，主要是效 率不高。
　　
　　5. 按策略劃分VLAN
　　
　　基于策略組成的VLAN能實現多種分配方法，包括VLAN交換機端口、MAC地址、IP地址、網絡層協議等。網絡管理人員可根據自己的 管理模式和本單位的需求來決定選擇哪種類型的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。
　　
　　三、VLAN的優越性
　　任何新技術要得到廣泛支持和應用，肯定存在一些關鍵優勢，VLAN技術也一樣，它的優勢主要體現在以下幾個方面：
　　
　　1. 增加了網絡連接的靈活性
　　
　　借助VLAN技術，能將不同地點、不同網絡、不同用戶組合在一起，形成一個虛擬的網絡環境 ，就像使用本地LAN一樣方便、靈活 、有效。VLAN可以降低移動或變更工作站地理位置的管 理費用，特別是一些業務情況有經常性變動的公司使用了VLAN后，這部分管理費用大大 降低。
　　
　　2. 控制網絡上的廣播
　　
　　VLAN可以提供建立的機制，防止交換網絡的過量廣播。使用VLAN，可以將某個交換端口或用戶賦于某一個特定的VLAN組， 該VLAN組可以在一個交換網中或跨接多個交換機， 在一個VLAN中的廣播不會送到VLAN之外。同樣，相鄰的端口不會收到其他VLAN產生的廣 播 。這樣可以減少廣播流量，釋放帶寬給用戶應用，減少廣播的產生。
　　
　　3. 增加網絡的安全性
　　
　　因為一個VLAN就是一個單獨的廣播域，VLAN之間相互隔離，這大大提高了網絡的利用率，確保了網絡的安全保密性。人們在LAN上 經常傳送一些保密的、關鍵性的數據。保密的數據應 提供訪問控制等安全手段。一個有效和容易實現的方法是將網絡分段成幾個不同的廣播組 ， 網絡管理員限制了VLAN中用戶的數量，禁止未經允許而訪問VLAN中的應用。交換端口可以基 于應用類型和訪問特權來進行分組，被限制的 應用程序和資源一般置于安全性VLAN中。