VLAN为啥会存在?
VLAN是啥?
VLAN咋用?
这些要想整明白,咱得先弄懂“广播域”
聪明的你一定明白什么是广播域啦~
那广播域和VLAN之间到底有着什么关系呢?
01、为什么要用VLAN?
根据上文的对话,我们知道广播域内所有的用户都会监听到广播包。假设一个公司里边有很多部门:技术部,研发部,市场部等。但是各个部门中的计算机都是部门内打交道较多,跨部门打交道较少。那么就需要对不同部门进行隔离,也就是将广播域变小。我们用三台交换机代表三个部门,形成连接少量计算机构成的网络。
假设这时,A需要与B通信。
如果没有对不同部门进行隔离会怎么样呢?
A必须先广播“ARP请求信息”,来尝试获取B的MAC地址。在基于以太网的通信中,必须在数据帧中指定目标MAC地址才能正常通信。
技术部交换机收到A的“ARP请求信息”后,会将“ARP请求信息”转发给除A外的其他所有与其相连的设备(B和研发部交换机)。
研发部交换机收到广播后向C、D和市场部交换机发广播。
市场部交换机收到广播后向E和F发广播,最终“ARP请求信息”会被转发至网络中的所有计算机上。
除B外的计算机,收到信息之后会直接丢弃。
只有B进行回应,将自己的MAC地址信息发送给技术部交换机,再由技术部交换机发送给A。
注意:
这里原本是为了获得计算机B的MAC地址。只要计算机B能收到就万事大吉了。
实际上却是数据帧传遍整个网络,所有计算机都收到了ARP请求信息…
如此一来,造成如以下不好的后果:
网络整体带宽被占用。
潜在的信息安全风险。
占用CPU资源。
因此,VLAN应运而生!
02、什么是VLAN?
VLAN(Virtual Local Area Network,虚拟局域网)是在LAN(Local Area Network,局域网)的基础上发展而来。
LAN:是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组,实现数据传输和资源共享的计算机网络。通过地理位置划分,一般是方圆几千米以内。
VLAN:是指局域网从逻辑上划分成一个个更小的局域网,VLAN之间在数据链路层上是隔离的,从而实现虚拟工作组的数据交换技术。因此,在上面的例子中,我们需要将计算机A和计算机B划分到同一个VLAN中。如下图所示,计算机A和计算机B都划分到VLAN1中,和其他计算机隔离开,那么计算机A发送广播也就只有计算机B能接收到啦~
除此以外,跨交换机划分VLAN也是一样。假设技术部交换机和研发部交换机在两个办公楼,可以从逻辑上划分VLAN,使得位于两个楼里的同一部门的人也能组成相同VLAN。
好的,接下来看看,VLAN是如何实现的呢?
03、VLAN如何实现?
【基于端口划分VLAN】
基于端口划分即根据以太网交换机的端口来划分VLAN。
端口与VLAN对应关系如下:
gei-1/1/0/1 | VLAN 10 |
gei-1/1/0/3 | |
gei-1/1/0/2 | VLAN 20 |
gei-1/1/0/4 |
如此一来,同一个VLAN连接的计算机彼此能够互相通信。
举个栗子:
计算机192.168.0.1和计算机192.168.0.3能彼此通信。
计算机192.168.0.1和计算机192.168.0.2间不能通信。
这就是基于端口划分VLAN,也是我们最常用的VLAN实现方法。
基于端口划分VLAN的方法特点如下:
优点 | 定义VLAN操作非常简单,指定端口就可以了。 |
缺点 | 如果VLAN 10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,就需要重新定义。 |
【基于MAC地址划分VLAN】
交换机根据报文的MAC地址决定报文应该在哪个VLAN中进行转发,因此交换机需要知道MAC和VLAN的映射关系。
MAC地址与VLAN对应关系如下:
00-00-00-00-00-00-01 | VLAN 10 |
00-00-00-00-00-00-03 | |
00-00-00-00-00-00-02 | VLAN 20 |
00-00-00-00-00-00-04 |
基于MAC地址划分VLAN配置起来较麻烦,需要记录所有计算机MAC地址。但是这种划分方法在用户端口变化时,VLAN划分不变。
基于MAC地址划分VLAN的方法特点如下:
优点 | 当计算机连接的交换机发生变化时,不需要重新配置。 |
缺点 |
所有计算机都必须划分VLAN,如果计算机数多,工作量将会特别大。
无法限制广播域而导致交换机执行效率降低。 |
【基于网络层划分VLAN】
基于网络层划分VLAN即根据每个计算机的网络层地址或者协议地址(如果支持多协议)划分VLAN。
网络协议与VLAN对应关系如下:
192.168.0.1 | ICMP协议 | VLAN 10 |
192.168.0.3 | ||
192.168.0.2 | IP协议 | VLAN 20 |
192.168.0.4 |
ICMP协议:Internet Control Message Protocol,Internet控制报文协议。
基于网络层划分VLAN的方法特点如下:
优点 | 物理位置改变不需要重新配置VLAN,是根据协议类型来划分VLAN。 |
缺点 | 效率低,需要消耗时间检查每个网络层地址。 |
【基于子网地址划分VLAN】
基于子网地址划分VLAN即一个网段就是一个VLAN。
图中交换机下有的计算机属于1.0网段,有的计算机属于2.0网段,那么通过配置可以把不同网段的用户划分到不同VLAN。
子网地址与VLAN对应关系如下:
192.168.1.1 | VLAN 10 |
192.168.1.2 | |
192.168.1.3 | |
192.168.2.1 | VLAN 20 |
192.168.2.2 | |
192.168.2.3 |
基于子网地址划分VLAN的方法特点如下:
优点 | 有更大灵活性,容易通过路由器进行扩展。 |
缺点 | 不适合局域网,效率不高。 |
04、总结
讲了这么多,最后我们来总结一下VLAN的优点:
控制广播风暴
一个VLAN就是一个逻辑的广播域,通过对VLAN的创建及划分,隔离了广播域,可以控制广播风暴的产生。
提高网络整体安全性
通过端口和MAC地址等VLAN划分原则,可以控制用户访问权限和逻辑网段大小,将不同用户群划分到不同VLAN中,从而提高交换式网络的整体性能和安全性。
网络管理简单、直观
采用VLAN技术,可以根据不同需求将不同地理位置的网络用户划分为一个逻辑网段。大大减轻了网络管理和维护工作的负担,降低网络维护费用。