VLAN的產(chǎn)生及發(fā)展

李 曄

（中國鐵通長春分公司，吉林 長春 130051）

1 VLAN的定義

VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名為“虛擬局域網(wǎng)”。VLAN是一種將局域網(wǎng)內(nèi)的物理設(shè)備劃分成一個(gè)個(gè)邏輯型的小網(wǎng)段，實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的通信技術(shù)。

IEEE于 1999年頒布了用以標(biāo)準(zhǔn)化 VLAN實(shí)現(xiàn)方案的802.1Q協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)草案。VLAN技術(shù)的出現(xiàn)，使網(wǎng)管員可以根據(jù)實(shí)際需求，把一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的不同用戶邏輯地劃分成不同的廣播域，具有相同需求的計(jì)算機(jī)被分配在相同的VLAN號(hào)內(nèi)，與物理上的LAN有著相同的屬性，在計(jì)算機(jī)使用者看來，VLAN與LAN基本沒有區(qū)別。由于VLAN是從邏輯上劃分，而不是從物理上劃分，所以同一個(gè)VLAN內(nèi)的各個(gè)工作站沒必要限制在同一個(gè)物理組網(wǎng)內(nèi)，即這些工作站可以處在不同LAN網(wǎng)段。

2 VLAN的產(chǎn)生

2.1 LAN的使用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生后，LAN、WAN等技術(shù)迅猛發(fā)展，LAN技術(shù)被應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)角落。隨著LAN技術(shù)的廣泛使用，問題和缺陷也隨之而來。

同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間可以直接通信，而處于不同局域網(wǎng)段的設(shè)備之間的通信則必須經(jīng)過路由器才能通信。隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)展，接入設(shè)備逐漸增多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，必須使用更多的路由器才能將不同的用戶劃分到各自的廣播域中，在不同的局域網(wǎng)之間提供網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

但這樣做存在兩個(gè)缺陷：首先，隨著網(wǎng)絡(luò)中路由器數(shù)量的增多，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)逐漸加長，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度下降。這主要是因?yàn)閿?shù)據(jù)在從一個(gè)局域網(wǎng)傳遞到另一個(gè)局域網(wǎng)時(shí)，必須經(jīng)過路由器的路由操作：路由器根據(jù)數(shù)據(jù)包中的相應(yīng)信息確定數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址，然后再選擇合適的路徑轉(zhuǎn)發(fā)出去。其次，用戶是按照它們的物理連接被自然地劃分到不同的用戶組（廣播域）中。這種分割方式并不是根據(jù)工作組中所有用戶的共同需要和帶寬的需求來進(jìn)行的。因此，盡管不同的工作組或部門對(duì)帶寬的需求有很大的差異，但它們卻被機(jī)械地劃分到同一個(gè)廣播域中爭用相同的帶寬。

2.2 VLAN產(chǎn)生

一方面，企業(yè)用戶不停的向網(wǎng)絡(luò)中投資，放入路由器來解決網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的問題，大大提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的成本，問題還沒有得到更好的解決，所以網(wǎng)絡(luò)使用者希望能啟用新技術(shù)解決成本增高問題。另一方面，LAN技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)的組成受到太大的物理空間限制，引起網(wǎng)絡(luò)使用者的不滿。在同一物理位置附近的計(jì)算機(jī)都被組在同一個(gè)LAN之內(nèi)，用戶信息及機(jī)密數(shù)據(jù)容易受到傷害。為了解決LAN的弊端，VLAN技術(shù)由此產(chǎn)生。它的產(chǎn)生直接打破了LAN組網(wǎng)上的地理位置要求，即使計(jì)算機(jī)終端位于不同的辦公室、不同的樓層，依然可以使用VLAN將它們劃分在相同的局域網(wǎng)之內(nèi)。另外LAN之中的廣播風(fēng)暴被抑制，而不用去購置新的路由器來解決問題。

2.3 VLAN技術(shù)特點(diǎn)

VLAN限制了網(wǎng)絡(luò)上的廣播，將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)VLAN減少了參與廣播風(fēng)暴的設(shè)備數(shù)量。LAN分段可以防止廣播風(fēng)暴波及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。使用VLAN，可以將某個(gè)交換端口或用戶賦于某一個(gè)特定的VLAN組，該VLAN組可以在一個(gè)交換網(wǎng)中或跨接多個(gè)交換機(jī)，在一個(gè)VLAN中的廣播不會(huì)送到VLAN之外。同樣，相鄰的端口不會(huì)收到其他VLAN產(chǎn)生的廣播。這樣可以減少廣播流量，釋放帶寬給用戶應(yīng)用，減少廣播的產(chǎn)生。VLAN也增強(qiáng)了局域網(wǎng)的安全性，含有敏感數(shù)據(jù)的用戶組可與網(wǎng)絡(luò)的其余部分隔離。不同VLAN內(nèi)的報(bào)文在傳輸時(shí)是相互隔離的，即一個(gè)VLAN內(nèi)的用戶不能和其他VLAN內(nèi)的用戶直接通信。VLAN為網(wǎng)絡(luò)管理帶來了方便，因?yàn)橛邢嗨凭W(wǎng)絡(luò)需求的用戶將共享同一個(gè)VLAN。增加了網(wǎng)絡(luò)連接的靈活性。借助VLAN技術(shù)，能將不同地點(diǎn)、不同網(wǎng)絡(luò)、不同用戶組合在一起，形成一個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，就像使用本地LAN一樣方便、靈活、有效。VLAN可以降低移動(dòng)或變更工作站地理位置的管理費(fèi)用，特別是一些業(yè)務(wù)情況有經(jīng)常性變動(dòng)的公司使用了VLAN后，這部分管理費(fèi)用大大降低。

3 VLAN的發(fā)展

3.1 VLAN標(biāo)準(zhǔn)

3.1.1 802.10標(biāo)準(zhǔn)

在1995年，Cisco公司提倡使用IEEE802.10協(xié)議。在此之前，IEEE802.10曾經(jīng)在全球范圍內(nèi)作為VLAN安全性的同一規(guī)范。Cisco公司試圖采用優(yōu)化后的802.10幀格式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸FramTagging模式中所必須的VLAN標(biāo)簽。然而，大多數(shù)802委員會(huì)的成員都反對(duì)推廣 802.10。因?yàn)?，該協(xié)議是基于FrameTagging方式的。

3.1.2 802.1Q標(biāo)準(zhǔn)

在1996年3月，IEEE802.1Internetworking委員會(huì)結(jié)束了對(duì)VLAN初期標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作。新出臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步完善了VLAN的體系結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一了Frame－Tagging方式中不同廠商的標(biāo)簽格式，并制定了VLAN標(biāo)準(zhǔn)在未來一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展方向，形成的802.1Q標(biāo)準(zhǔn)在業(yè)界獲得了廣泛推廣。它成為VLAN史上的一塊里程碑。802.1Q的出現(xiàn)打破了虛擬網(wǎng)依賴于單一廠商的僵局，從一個(gè)側(cè)面推動(dòng)了VLAN的迅速發(fā)展。另外，來自市場的壓力使各大網(wǎng)絡(luò)廠商立刻將新標(biāo)準(zhǔn)融合到他們各自的產(chǎn)品中。

3.2 基于VLAN的QINQ技術(shù)

VLAN最初是一種虛擬工作組概念，是在同一個(gè)交換機(jī)上面，實(shí)現(xiàn)不同工作組之間的隔離，共享一個(gè)交換機(jī)設(shè)備。VLAN內(nèi)的所有用戶是可相互通信的，VLAN有4 096個(gè)局限，對(duì)于單個(gè)接入交換機(jī)來說，4 096個(gè)完全夠用，但是對(duì)于一個(gè)龐大的二層網(wǎng)絡(luò)，或者完全部署PUPV的寬帶接入網(wǎng)來說，4 096個(gè)就顯得捉襟見肘，而QinQ就正是為解決VLAN局限提出來的。 隨著MPLS、二層VPN、VPLS、VLL、CCC等二層VC專線的應(yīng)用部署，也碰到了同樣的VLAN局限。一是VLAN的局限限制了VC的數(shù)量，CE用戶之間也存在現(xiàn)實(shí)的VLAN沖突，這些需求都需要依托QinQ來解決。現(xiàn)網(wǎng)BRAS一般可以做到每端口支持4 096個(gè)VLAN終結(jié)，也基本滿足了Internet接入需求，但是隨著電信業(yè)務(wù)的推廣，逐漸出現(xiàn)了PSPV概念，出現(xiàn)了一個(gè)用戶多種業(yè)務(wù)多個(gè)VLAN的需求，這樣就需要寬帶接入網(wǎng)匯聚交換機(jī)支持QinQ，BRAS需要支持對(duì)QinQ的終結(jié)。

1 白成杰.計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京：人民郵電出版社，2002

2 卓文.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)［M］.成都：電子科技大學(xué)出版社，2009