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交換機(jī)知識(shí)--什么是VLAN虛擬局域網(wǎng)
發(fā)布者：：SeaPai 發(fā)布時(shí)間： ：2014-12-23 17:30 瀏覽次數(shù)： ：
以太網(wǎng)是一種基于CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect，載波偵聽多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)）的共享通訊介質(zhì)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，當(dāng)主機(jī)數(shù)目較多時(shí)會(huì)導(dǎo)致沖突嚴(yán)重、廣播泛濫、性能顯著下降甚至使網(wǎng)絡(luò)不可用等問(wèn)題。通過(guò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)LAN互聯(lián)雖然可以解決沖突（Collision）嚴(yán)重的問(wèn)題，但仍然不能隔離廣播報(bào)文。在這種情況下出現(xiàn)了VLAN（Virtual Local Area Network）技術(shù)，這種技術(shù)可以把一個(gè)LAN劃分成多個(gè)邏輯的LAN——VLAN，每個(gè)VLAN是一個(gè)廣播域，VLAN內(nèi)的主機(jī)間通信就和在一個(gè)LAN內(nèi)一樣，而VLAN間則不能直接互通，這樣，廣播報(bào)文被限制在一個(gè)VLAN內(nèi)。同一個(gè)VLAN內(nèi)的主機(jī)通過(guò)傳統(tǒng)的以太網(wǎng)通信方式進(jìn)行報(bào)文的交互，而不同VLAN內(nèi)的主機(jī)之間則需要通過(guò)路由器或三層交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備進(jìn)行通信。如圖所示。
VLAN的優(yōu)點(diǎn)如下：
1) 提高網(wǎng)絡(luò)性能。將廣播包限制在VLAN內(nèi)，從而有效控制網(wǎng)絡(luò)的廣播風(fēng)暴，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬，從而提高網(wǎng)絡(luò)處理能力。
2) 增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全。不同VLAN的設(shè)備不能互相訪問(wèn)，不同VLAN的主機(jī)不能直接通信，需要通過(guò)路由器或三層交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備對(duì)報(bào)文進(jìn)行三層轉(zhuǎn)發(fā)。
3) 簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理。同一個(gè)虛擬工作組的主機(jī)不會(huì)局限在某個(gè)物理范圍內(nèi)，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的管理，方便了不同區(qū)域的人建立工作組。
VLAN的劃分不受物理位置的限制，不在同一物理位置范圍的主機(jī)可以屬于同一個(gè)VLAN；一個(gè)VLAN包含的用戶可以連接在同一個(gè)交換機(jī)上，也可以跨越交換機(jī)。本交換機(jī)支持的VLAN劃分方式包括802.1Q VLAN、MAC VLAN和協(xié)議VLAN三種。MAC VLAN和協(xié)議VLAN僅對(duì)untag數(shù)據(jù)包和優(yōu)先級(jí)tag數(shù)據(jù)包生效，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包同時(shí)滿足802.1Q VLAN、MAC VLAN和協(xié)議VLAN時(shí)，交換機(jī)將按照MAC VLAN、協(xié)議VLAN、PVID的順序來(lái)處理數(shù)據(jù)包，在相應(yīng)VLAN中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。
802.1Q VLAN
由于普通交換機(jī)工作在OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層，若要交換機(jī)能夠識(shí)別不同VLAN的數(shù)據(jù)包，只能對(duì)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)鏈路層封裝進(jìn)行VLAN識(shí)別。因此，VLAN識(shí)別字段被添加到數(shù)據(jù)鏈路層封裝中。
IEEE 802.1Q協(xié)議為了標(biāo)準(zhǔn)化VLAN實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)帶有VLAN標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)定。協(xié)議規(guī)定在目的MAC地址和源MAC地址之后封裝4個(gè)字節(jié)的VLAN Tag，用以標(biāo)識(shí)VLAN的相關(guān)信息，如圖所示。VLAN Tag包含四個(gè)字段，分別是TPID（Tag Protocol Identifier，標(biāo)簽協(xié)議標(biāo)識(shí)符）、Priority、CFI（Canonical Format Indicator，標(biāo)準(zhǔn)格式指示位）和VLAN ID。
1) TPID：用來(lái)表示本數(shù)據(jù)幀是帶有VLAN Tag的數(shù)據(jù)。該字段長(zhǎng)度為16bit。協(xié)議規(guī)定的缺省取值為0x8100。
2) Priority：用來(lái)表示數(shù)據(jù)包的傳輸優(yōu)先級(jí)。
3) CFI：以太網(wǎng)交換機(jī)中，CFI總被設(shè)置為0。由于兼容特性，CFI常用于以太網(wǎng)類網(wǎng)絡(luò)和令牌環(huán)類網(wǎng)絡(luò)之間，如果在以太網(wǎng)端口接收的幀CFI設(shè)置為1，表示該幀不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，這是因?yàn)橐蕴W(wǎng)端口是一個(gè)無(wú)標(biāo)簽端口。
4) VLAN ID：用來(lái)標(biāo)識(shí)該報(bào)文所屬VLAN的編號(hào)。該字段長(zhǎng)度為12bit，取值范圍為0~4095。由于0和4095通常不使用，所以VLAN ID的取值范圍一般為1~4094。VLAN ID簡(jiǎn)稱VID。
交換機(jī)利用VLAN ID來(lái)識(shí)別報(bào)文所屬的VLAN，當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)包不攜帶VLAN Tag時(shí)，交換機(jī)會(huì)為該數(shù)據(jù)包封裝帶有接收端口缺省VLAN ID的VLAN Tag，將數(shù)據(jù)包在接收端口的缺省VLAN中進(jìn)行傳輸。
MAC VLAN
MAC VLAN是VLAN的另一種劃分方法，根據(jù)每個(gè)主機(jī)的MAC地址來(lái)劃分VLAN，即對(duì)每個(gè)主機(jī)的MAC地址均劃分到VLAN中。MAC VLAN的優(yōu)點(diǎn)在于，將MAC地址與VLAN綁定后，該MAC地址對(duì)應(yīng)的設(shè)備可以隨意切換端口，只要連接到相應(yīng)VLAN的成員端口即可，而不必改變VLAN成員的配置。
MAC VLAN中數(shù)據(jù)包處理有如下特點(diǎn)：
當(dāng)端口收到UNTAG數(shù)據(jù)包時(shí)，首先查看是否創(chuàng)建配置相應(yīng)的MAC VLAN，若已創(chuàng)建MAC VLAN，則給數(shù)據(jù)包插入MAC VLAN的TAG；若沒(méi)有相應(yīng)的MAC VLAN，則根據(jù)接收端口的PVID值給數(shù)據(jù)包插入TAG，并將數(shù)據(jù)包在相應(yīng)的VLAN中轉(zhuǎn)發(fā)。
當(dāng)端口收到TAG數(shù)據(jù)包時(shí)，交換機(jī)按照802.1Q VLAN的方式處理該幀。如果接收端口允許該VLAN的數(shù)據(jù)包通過(guò)，則正常轉(zhuǎn)發(fā)；如果不允許，則丟棄該數(shù)據(jù)包。
將某個(gè)主機(jī)的MAC劃分到802.1Q VLAN中后，為了保證該主機(jī)能夠在此VLAN內(nèi)正常通信，請(qǐng)將其接入端口設(shè)置成相應(yīng)的802.1Q VLAN成員。詳情請(qǐng)查看。
協(xié)議 VLAN
協(xié)議VLAN是按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來(lái)劃分VLAN，可分為IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN網(wǎng)絡(luò)。這種按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來(lái)組成的VLAN，可使廣播域跨越多個(gè)交換機(jī)，同時(shí)用戶在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部可以自由移動(dòng)且無(wú)須改變其VLAN成員身份。對(duì)于希望針對(duì)具體應(yīng)用和服務(wù)來(lái)管理用戶的網(wǎng)絡(luò)管理員，可通過(guò)劃分協(xié)議VLAN來(lái)進(jìn)行管理。
本交換機(jī)可針對(duì)常見(jiàn)的協(xié)議類型劃分VLAN，常用協(xié)議類型值見(jiàn)下表。請(qǐng)根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)?chuàng)建協(xié)議VLAN。
協(xié)議VLAN中數(shù)據(jù)包處理有如下特點(diǎn)：
1.當(dāng)端口收到UNTAG數(shù)據(jù)包時(shí)，首先查看是否創(chuàng)建配置相應(yīng)的協(xié)議VLAN，若已創(chuàng)建協(xié)議VLAN，則給數(shù)據(jù)包插入?yún)f(xié)議VLAN的TAG；若沒(méi)有相應(yīng)的協(xié)議VLAN，則根據(jù)接收端口的PVID值給數(shù)據(jù)包插入TAG，并將數(shù)據(jù)包在相應(yīng)的VLAN中轉(zhuǎn)發(fā)。
2.當(dāng)端口收到TAG數(shù)據(jù)包時(shí)，交換機(jī)按照802.1Q VLAN的方式處理該幀。如果接收端口屬于攜帶該VLAN TAG的數(shù)據(jù)包通過(guò)，則正常轉(zhuǎn)發(fā)；如果不屬于，則丟棄該數(shù)據(jù)包。
3.劃分了協(xié)議VLAN后，為了保證數(shù)據(jù)的正常傳輸，請(qǐng)將協(xié)議VLAN的使能端口設(shè)置為相應(yīng)802.1Q VLAN成員。詳情請(qǐng)查看表 端口類型與VLAN數(shù)據(jù)處理關(guān)系。
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