VLAN技术白皮书

时间：2023-03-20 02:50:28 计算机毕业论文我要投稿

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VLAN技术白皮书

摘要：VLAN（Virtual Local AreaNetwork）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。

关键词：VLAN VLAN聚合 PVLAN GVRP VTP

　1、VLAN概述

　　VLAN（Virtual Local AreaNetwork）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。

　　2、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1~4端口为VLAN 10，5~17为VLAN 20，18~24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1~6端口和交换机 2 的1~4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。

　　VLAN技术简介

　　因为VLAN技术与局域网技术息息相关，所以在介绍VLAN之前，我们首先来了解一下局域网的有关知识。

　　局域网（LAN）通常被定义为一个单独的广播域，主要使用Hub，网桥，或交换机等网络设备连接同一网段内的所有节点。同处一个局域网之内的网络节点之间可以不通过网络路由器直接进行通信；而处于不同局域网段内的设备之间的通信则必须经过网络路由器。

　　图一所示为使用路由器构建的典型的局域网环境。

　　图一所示网络中，通过使用路由器划分出不同的局域网段。其中，位于圆形区域之内的部分就是一个个相互独立的局域网段。为了便于在本文中进行说明，我们为不同的网段进行了编号。需要注意的一点就是，每一个局域网所连接的路由器接口都属于该局域网广播域的一部分。

　　随着网络的不断扩展，接入设备逐渐增多，网络结构日趋复杂，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连。

　　这样做的一个缺陷就是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处局域网传递到另一处局域网时，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。

　　VLAN，又称虚拟局域网，是由位于不同物理局域网段的设备组成。虽然VLAN所连接的设备来自不同的网段，但是相互之间可以进行直接通信，好像处于同一网段中一样，由此得名虚拟局域

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