作者：黎莹 中央人民广播电台
【摘要】业务规模的扩大造就了网络规模的不断膨胀，众多中小型企业在扩展网络规模时采用了在原有的网络上直接增加计算机的方法来实现，而VLAN网络灵活的扩展能力也让用户网络规模在不断扩大的同时不会出现网络混乱的情况，VLAN网络所具有的控制广播风暴能力让网络资源的性能得到大幅度提高。
【关键词】VLAN三层交换大型企业广播域
一.VLAN的发展背景
随着技术的发展，虚拟局域网（VLAN）设计在最近的10年中经历了巨大的变化。在20世纪90年代中期时，部署园区范围VLAN曾被推荐为最佳的设计方法。然而，大家逐渐发现，缺乏层次性是这种设计最主要的不足。园区范围VLAN设计背后的驱动力是2层交换，其较之传统路由器的分组交换有着更快的处理速度。随着多层交换机的广泛使用，以及它们能以与2层交换几乎相同的速度完成3层交换，这种驱动力已经逐渐消失了。目前，基于硬件的3层交换速度已经达到2亿1千万个分组每秒(pps)，以前作为部署跨园区VLAN最主要论据之一的“速度”已经不具备说服力了。尽管跨园区VLAN的设计在特定的环境下还在发挥作用，但在设计一个稳定的、可扩展的园区网时，通常不使用这项技术。
在网络刚刚兴起之时，由于用户网络规模小、应用范围的局限性、对Internet接入的认识程度、网络安全及管理的贫乏等原因，使得仅仅限于交换模式的状态。交换技术主要有两种方式：基于以太网的帧交换和基于ATM的信元交换，LAN交换机的每一个端口均为自己独立的碰撞域，但同时对于所有处于一个IP网段或IPX网段的网络设备来说，却同在一个广播域中，当工作站的数量较多、信息流很大的时候，就容易形成广播风暴，甚者造成网络的瘫痪。
在采用交换技术的网络模式中，对于网络结构的划分采用的仅仅是物理网段的划分的手段。这样的网络结构从效率和安全性的角度来考虑都是有所欠缺的，而且在很大程度上限制了网络的灵活性，如果需要将一个广播域分开，那么就需要另外购买交换机并且要人工重新布线。由此，需要进行虚拟网络（VLAN）设置。
VLAN首先针对于网络的改变进行管理，即有关整个网络范围内的用户增加、移动和物理位置变化的管理。借助于VLAN技术，不仅可以减少改变的管理费用，还能够保证原有的访问安全性以及集中化的策略控制。其次，VLAN还应当针对于园区网的带宽和性能进行管理，即在与用户位置无关的前提下，能对广播和多址广播进行限制。
二.VLAN概述
VLAN(VirtualLocalAreaNetwork)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技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑地划分成不同的广播域(或称虚拟LAN，即VLAN)，每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。但由于它是逻辑地而不是物理地划分，所以同一个VLAN内的各个工作站无须被放置在同一个物理空间里，即这些工作站不一定属于同一个物理LAN网段。一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。
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VLANID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。
三.VLAN的基本划分分类
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，比如交换机的1～4端口为VLAN0.5～17为VLAN10，18～24为VLAN100，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，IEEE802.1Q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VLANA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。
4.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。
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