淺談ＶＬＡＮ的實現

［摘要］VLAN（Virtual Local Area Network）又稱虛擬局域網，是指在交換局域網的基礎上，采用網絡管理軟件構建的可跨越不同網段、不同網絡的端到端的邏輯網絡。本文通過VLAN即虛擬局域網的工作特點及原理，來介紹VLAN的劃分。

［關鍵詞］vlan 端口 MAC地址

引言

VLAN（Virtual Local Area Network）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。

一、VLAN的工作原理

虛擬網是指在物理網絡基礎架構上，利用交換機和路由器的功能，配置網絡的邏輯拓撲結構，從而允許網絡管理員任意地將一個局域網內的任何數量網段聚合成一個用戶組，就好像它們是一個單獨的局域網。

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。但由于它是邏輯地而不是物理地劃分，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。

二、VLAN的劃分方式

1.根據端口來劃分VLAN

許多VLAN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具有的唯一的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，配置是非常麻煩的。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。

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。

其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。其缺點是效率低，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。

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，IP廣播組中的所有節點屬于同一個VLAN但它們只是特定時間段內特定IP廣播組的成員，并且通過這種方式建立的VLAN是動態的。IP廣播組VLAN的動態特性提供了很高的靈活性，可以根據服務靈活組建，而且它可以跨越路由器形成與廣域網的互聯。

三、VLAN的主要優點

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可以提供建立防火墻的機制，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。

四、結束語

實現VLAN的劃分可以在方便網絡用戶管理，減少網絡管理開銷，增加網絡連接的靈活性，控制流量，減少設備投資，提高網絡的安全性及改善網絡服務質量等方面提供很大幫助。隨著交換技術的發展和網絡應用不斷普及，虛擬局域網將成為更多網絡設計、規劃和管理人員所重視和使用的技術。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。