虛擬局域網(wǎng)入門(上)

2019-11-05 03:05:25

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供稿：網(wǎng)友

有很多企業(yè)在發(fā)展的初期，人員較少，因此對網(wǎng)絡的要求也不高，而且為了節(jié)約成本，很多企業(yè)網(wǎng)都采用了通過路由器實現(xiàn)分段的簡單結(jié)構(gòu)（圖1）。在這樣的網(wǎng)絡下，每一個局域網(wǎng)上的廣播數(shù)據(jù)包都可以被該段上的所有設(shè)備收到，而無論這些設(shè)備是否需要。隨著企業(yè)規(guī)模的不斷擴大，非凡是多媒體在企業(yè)局域網(wǎng)中的應用，使每個部門內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸量非常大。此外，由于公司發(fā)展中一些遺留下來的問題，使得一個部門的員工不能相對集中辦公。更重要的是，公司的財務部門需要越來越高的安全性，不能和其他的部門混用一個以太網(wǎng)段，以防止數(shù)據(jù)竊聽。這些新問題需要更靈活地配置局域網(wǎng)，因此就產(chǎn)生了虛擬局域網(wǎng)（Virtual LAN）技術(shù)。
　　　

　　虛擬網(wǎng)是指在物理網(wǎng)絡基礎(chǔ)架構(gòu)上，利用交換機和路由器的功能，配置網(wǎng)絡的邏輯拓撲結(jié)構(gòu)，從而答應網(wǎng)絡治理員任意地將一個局域網(wǎng)內(nèi)的任何數(shù)量網(wǎng)段聚合成一個用戶組，就似乎它們是一個單獨的局域網(wǎng)。近期虛擬網(wǎng)（VLAN）迅速倔起，并成為最具生命力的組網(wǎng)技術(shù)之一。（圖2）
　　　

　　圖2
　　
　　
　　　　虛擬局域網(wǎng)的特點
　　
　　　　在使用帶寬、靈活性、性能等方面，虛擬局域網(wǎng)（VLAN）都顯示出很大優(yōu)勢。虛擬局域網(wǎng)的使用能夠方便地進行用戶的增加、刪除、移動等工作，提高網(wǎng)絡治理的效率。他具有以下特點：
　　
　　　　1、靈活的、軟定義的、邊界獨立于物理媒質(zhì)的設(shè)備群。VLAN概念的引入，使交換機承擔了網(wǎng)絡的分段工作，而不再使用路由器來完成。通過使用VLAN，能夠把原來一個物理的局域網(wǎng)劃分成很多個邏輯意義上的子網(wǎng)，而不必考慮具體的物理位置，每一個VLAN都可以對應于一個邏輯單位，如部門、車間和項目組等。
　　
　　　　2、廣播流量被限制在軟定義的邊界內(nèi)、提高了網(wǎng)絡的安全性。由于在相同VLAN內(nèi)的主機間傳送的數(shù)據(jù)不會影響到其他VLAN上的主機，因此減少了數(shù)據(jù)竊聽的可能性，極大地增強了網(wǎng)絡的安全性。
　　3、在同一個虛擬局域網(wǎng)成員之間提供低延遲、線速的通信。能夠在網(wǎng)絡內(nèi)劃分網(wǎng)段或者微網(wǎng)段，提高網(wǎng)絡分組的靈活性。VLAN技術(shù)通過把網(wǎng)絡分成邏輯上的不同廣播域，使網(wǎng)絡上傳送的包只在與位于同一個VLAN的端口之間交換。這樣就限制了某個局域網(wǎng)只與同一個VLAN的其它局域網(wǎng)互相連，避免浪費帶寬，從而消除了傳統(tǒng)的橋接／交換網(wǎng)絡的固有缺陷——包經(jīng)常被傳送到并不需要它的局域網(wǎng)中。這也改善了網(wǎng)絡配置規(guī)模的靈活性，尤其是在支持廣播／多播協(xié)議和應用程序的局域網(wǎng)環(huán)境中，會遭碰到如潮水般涌來的包。而在 VLAN結(jié)構(gòu)中，可以輕松地拒絕其他VLAN的包，從而大大減少網(wǎng)絡流量。
　　
　　　　虛擬局域網(wǎng)的分類
　　
　　　　虛擬局域網(wǎng)是一種軟技術(shù)，如何分類，將決定此技術(shù)在網(wǎng)絡中能否發(fā)揮到預期作用，下面將介紹虛擬局域網(wǎng)的分類以及特性。常見的虛擬局域網(wǎng)分類有三種：基于端口、基于硬件MAC地址、基于網(wǎng)絡層。
　　
　　　　 1、　基于端口
　　
　　　　基于端口的虛擬局域網(wǎng)劃分是比較流行和最早的劃分方式，其特點是將交換機按照端口進行分組，每一組定義為一個虛擬局域網(wǎng)。這些交換機端口分組可以在一臺交換機上也可以跨越幾個交換機（例如，１號交換機的端口1和2以及2號交換機的端口4、5、6和7上的最終工作站組成了虛擬局域網(wǎng)A；而1號交換機的端口3、4、5、6、7和8加上2號交換機的端口1、2、3和8上的最終工作站組成了虛擬局域網(wǎng)B）。
　　

　　
　　圖3
　　
　　
　　　　端口分組目前是定義虛擬局域網(wǎng)成員最常用的方法，而且配置也相當直截了當。純粹用端口分組來定義虛擬局域網(wǎng)不會容許多個虛擬局域網(wǎng)包含同一個實際網(wǎng)段（或交換機端口）。其特點是一個虛擬局域網(wǎng)的各個端口上的所有終端都在一個廣播域中，它們相互可以通信，不同的虛擬局域網(wǎng)之間進行通信需經(jīng)過路由來進行。這種虛擬局域網(wǎng)劃分方式的優(yōu)點在于簡單，輕易實現(xiàn)，從一個端口發(fā)出的廣播，直接發(fā)送到虛擬局域網(wǎng)內(nèi)的其他端口，也便于直接監(jiān)控。但是，用端口定義虛擬局域網(wǎng)的主要局限性是：使用不夠靈活，當用戶從一個端口移動到另一個端口的時候網(wǎng)絡治理員必須重新配置虛擬局域網(wǎng)成員。不過這一點可以通過靈活的網(wǎng)絡治理軟件來彌補。
　　
　　2 、基于硬件MAC地址層
　　
　　　　基于硬件MAC地址層地址的虛擬局域網(wǎng)具有不同的優(yōu)點和缺點。由于硬件地址層的地址是硬連接到工作站的網(wǎng)絡界面卡（NIC）上的，所以基于硬件地址層地址的的虛擬局域網(wǎng)使網(wǎng)絡治理者能夠把網(wǎng)絡上的工作站移動到不同的實際位置，而且可以讓這臺工作站自動地保持它原有的虛擬局域網(wǎng)成員資格。按照這種方式，由硬件地址層地址定義的虛擬局域網(wǎng)可以被視為基于用戶的虛擬局域網(wǎng)。
　　
　　　　這種方式的虛擬局域網(wǎng)，交換機對終端的MAC地址和交換機端口進行跟蹤，在新終端入網(wǎng)時根據(jù)已經(jīng)定義的虛擬局域網(wǎng)——MAC對應表將其劃歸至某一個虛擬局域網(wǎng)，而無論該終端在網(wǎng)絡中怎樣移動，由于其MAC地址保持不變，故不需進行虛擬局域網(wǎng)的重新配置。這種劃分方式減少了網(wǎng)絡治理員的日常維護工作量，不足之處在于所有的終端必須被明確的分配在一個具體的虛擬局域網(wǎng)，任何時候增加終端或者更換網(wǎng)卡，都要對虛擬局域網(wǎng)數(shù)據(jù)庫調(diào)整，以實現(xiàn)對該終端的動態(tài)跟蹤。
　　
　　　　基于硬件地址層地址的虛擬局域網(wǎng)解決方案的缺點之一是要求所有的用戶必須初始配置在至少一個虛擬局域網(wǎng)中。在這次初始手工配置之后，用戶的自動跟蹤才有可能實現(xiàn)，而且取決于特定的供給商解決方案。然而，這種不得不在一開始先用人工配置虛擬局域網(wǎng)的方法，其缺點在一個非常大的網(wǎng)絡中變得非常明顯：幾千個用戶必須逐個地分配到各自特定的虛擬局域網(wǎng)中。某些供給商已經(jīng)減少了初始手工配置基于硬件地址的虛擬局域網(wǎng)的繁重任務，它們采用根據(jù)網(wǎng)絡的當前狀態(tài)生成虛擬局域網(wǎng)的工具，也就是說為每一個子網(wǎng)生成一個基于硬件地址的虛擬局域網(wǎng)。

　　
　　　　3 、基于網(wǎng)絡層
　　
　　　　基于網(wǎng)絡層的虛擬局域網(wǎng)劃分也叫做基于策略（POLICY）的劃分，是這幾種劃分方式中最高級也是最為復雜的。基于網(wǎng)絡層的虛擬局域網(wǎng)使用協(xié)議（假如網(wǎng)絡中存在多協(xié)議的話）或網(wǎng)絡層地址（如TCP/ip中的子網(wǎng)段地址）來確定網(wǎng)絡成員。利用網(wǎng)絡層定義虛擬網(wǎng)有以下幾點優(yōu)勢。第一，這種方式可以按傳輸協(xié)議劃分網(wǎng)段。其次，用戶可以在網(wǎng)絡內(nèi)部自由移動而不用重新配置自己的工作站。第三，這種類型的虛擬網(wǎng)可以減少由于協(xié)議轉(zhuǎn)換而造成的網(wǎng)絡延遲。這種方式看起來是最為理想的方式，但是在采用這種劃分之前，要明確兩件事情：一是IP盜用，二是對設(shè)備要求較高，不是所有設(shè)備都支持這種方式。

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