VLAN学习笔记大全

VLAN學習筆記大全VLAN學習筆記大全(1):為什麼需要VLAN什麼是VLAN？VLAN（Virtual LAN），翻譯成中文是“虛擬局域網”。

LAN可以是由少數幾台家用電腦構成的網路，也可以是數以百計的計算機構成的企業網路。

VLAN所指的LAN特指使用路由器分割的網路——也就是廣播域。

在此讓我們先復習一下廣播域的概念。

廣播域，指的是廣播幀（目標MAC位址全部為1）所能傳遞到的範圍，亦即能夠直接通信的範圍。

嚴格地說，並不僅僅是廣播幀，多播幀（Multicast Frame）和目標不明的單播幀（Unknown Unicast Frame）也能在同一個廣播域中暢行無阻。

本來，二層(L2)交換機只能構建單一的廣播域，不過使用VLAN功能後，它能夠將網路分割成多個廣播域。

未分割廣播域時……那麼，為什麼需要分割廣播域呢？那是因為，如果僅有一個廣播域，有可能會影響到網路整體的傳輸性能。

具體原因，請參看附圖加深理解。

圖中，是一個由5台二層交換機（交換機1～5）連接了大量客戶機構成的網路。

假設這時，電腦A需要與電腦B通信。

在基於乙太網的通信中，必須在資料幀中指定目標MAC位址才能正常通信，因此電腦A必須先廣播“ARP請求（ARP Request）資訊”，來嘗試獲取電腦B的MAC 位址。

交換機1收到廣播幀（ARP請求）後，會將它轉發給除接收埠外的其他所有埠，也就是Flooding了。

接著，交換機2收到廣播幀後也會Flooding。

交換機3、4、5也還會Flooding。

最終ARP請求會被轉發到同一網路中的所有客戶機上。

請大家注意一下，這個ARP請求原本是為了獲得電腦B的MAC位址而發出的。

也就是說：只要電腦B能收到就萬事大吉了。

可是事實上，資料幀卻傳遍整個網路，導致所有的電腦都收到了它。

如此一來，一方面廣播資訊消耗了網路整體的帶寬，另一方面，收到廣播資訊的電腦還要消耗一部分CPU時間來對它進行處理。

造成了網路帶寬和CPU運算能力的大量無謂消耗。

廣播資訊是那麼經常發出的嗎？讀到這裏，也許會問：廣播資訊真是那麼頻繁出現的嗎？答案是：是的！實際上廣播幀會非常頻繁地出現。

利用TCP/IP協議棧通信時，除了前面出現的ARP外，還有可能需要發出DHCP、RIP等很多其他類型的廣播資訊。

ARP廣播，是在需要與其他主機通信時發出的。

當客戶機請求DHCP伺服器分配IP位址時，就必須發出DHCP的廣播。

而使用RIP作為路由協定時，每隔30秒路由器都會對鄰近的其他路由器廣播一次路由資訊。

RIP以外的其他路由協定使用多播傳輸路由資訊，這也會被交換機轉發（Flooding）。

除了TCP/IP以外，NetBEUI、IPX和Apple Talk等協定也經常需要用到廣播。

例如在Windows下雙擊打開“網路電腦”時就會發出廣播（多播）資訊。

（Windows XP 除外……）總之，廣播就在我們身邊。

下面是一些常見的廣播通信：如果整個網路只有一個廣播域，那麼一旦發出廣播資訊，就會傳遍整個網路，並且對網路中的主機帶來額外的負擔。

因此，在設計LAN時，需要注意如何才能有效地分割廣播域。

廣播域的分割與VLAN的必要性分割廣播域時，一般都必須使用到路由器。

使用路由器後，可以以路由器上的網路介面（LAN Interface）為單位分割廣播域。

但是，通常情況下路由器上不會有太多的網路介面，其數目多在1～4個左右。

隨著寬頻連接的普及，寬頻路由器（或者叫IP共用器）變得較為常見，但是需要注意的是，它們上面雖然帶著多個（一般為4個左右）連接LAN一側的網路介面，但那實際上是路由器內置的交換機，並不能分割廣播域。

況且使用路由器分割廣播域的話，所能分割的個數完全取決於路由器的網路介面個數，使得用戶無法自由地根據實際需要分割廣播域。

與路由器相比，L2交換機一般帶有多個網路介面。

因此如果能使用它分割廣播域，那麼無疑運用上的靈活性會大大提高。

用於在二層交換機上分割廣播域的技術，就是VLAN。

通過利用VLAN，我們可以自由設計廣播域的構成，提高網路設計的自由度。

VLAN學習筆記大全(2):VLAN的訪問鏈結交換機的埠交換機的埠，可以分為以下兩種：1. 訪問鏈結（Access Link）2. 彙聚鏈結（Trunk Link）接下來就讓我們來依次學習這兩種不同埠的特徵。

這一講，首先學習“訪問鏈結”。

訪問鏈結訪問鏈結，指的是“只屬於一個VLAN，且僅向該VLAN轉發資料幀”的埠。

在大多數情況下，訪問鏈結所連的是客戶機。

通常設置VLAN的順序是：1. 生成VLAN2. 設定訪問鏈結（決定各埠屬於哪一個VLAN）設定訪問鏈結的手法，可以是事先固定的、也可以是根據所連的電腦而動態改變設定。

前者被稱為“靜態VLAN”、後者自然就是“動態VLAN”了。

靜態VLAN又被稱為基於埠的VLAN（Port Based VLAN）。

顧名思義，就是明確指定各埠屬於哪個VLAN的設定方法。

由於需要一個個埠地指定，因此當網路中的電腦數目超過一定數位（比如數百台）後，設定操作就會變得煩雜無比。

並且，客戶機每次變更所連埠，都必須同時更改該埠所屬VLAN 的設定——這顯然不適合那些需要頻繁改變拓補結構的網路。

另一方面，動態VLAN則是根據每個埠所連的電腦，隨時改變埠所屬的VLAN。

這就可以避免上述的更改設定之類的操作。

動態VLAN可以大致分為3類：1. 基於MAC位址的VLAN（MAC Based VLAN）2. 基於子網的VLAN（Subnet Based VLAN）3. 基於用戶的VLAN（User Based VLAN）其間的差異，主要在於根據OSI參照模型哪一層的資訊決定埠所屬的VLAN。

基於MAC位址的VLAN，就是通過查詢並記錄埠所連電腦上網卡的MAC位址來決定埠的所屬。

假定有一個MAC位址“A”被交換機設定為屬於VLAN“10”，那麼不論MAC地址為“A”的這台電腦連在交換機哪個埠，該埠都會被劃分到VLAN10中去。

電腦連在埠1時，埠1屬於VLAN10；而電腦連在埠2時，則是埠2屬於VLAN10。

由於是基於MAC位址決定所屬VLAN的，因此可以理解為這是一種在OSI的第二層設定訪問鏈結的辦法。

但是，基於MAC位址的VLAN，在設定時必須調查所連接的所有電腦的MAC位址並加以登錄。

而且如果電腦交換了網卡，還是需要更改設定。

基於子網的VLAN，則是通過所連電腦的IP位址，來決定埠所屬VLAN的。

不像基於MAC位址的VLAN，即使電腦因為交換了網卡或是其他原因導致MAC位址改變，只要它的IP位址不變，就仍可以加入原先設定的VLAN。

因此，與基於MAC位址的VLAN相比，能夠更為簡便地改變網路結構。

IP位址是OSI 參照模型中第三層的資訊，所以我們可以理解為基於子網的VLAN是一種在OSI的第三層設定訪問鏈結的方法。

基於用戶的VLAN，則是根據交換機各埠所連的電腦上當前登錄的用戶，來決定該埠屬於哪個VLAN。

這裏的用戶識別資訊，一般是電腦作業系統登錄的用戶，比如可以是Windows 域中使用的用戶名。

這些用戶名資訊，屬於OSI第四層以上的資訊。

總的來說，決定埠所屬VLAN時利用的資訊在OSI中的層面越高，就越適於構建靈活多變的網路。

訪問鏈結的總結綜上所述，設定訪問鏈結的手法有靜態VLAN和動態VLAN兩種，其中動態VLAN又可以繼續細分成幾個小類。

其中基於子網的VLAN和基於用戶的VLAN有可能是網路設備廠商使用獨有的協定實現的，不同廠商的設備之間互聯有可能出現相容性問題；因此在選擇交換機時，一定要注意事先確認。

下表總結了靜態VLAN和動態VLAN的相關資訊。

種類解說靜態VLAN（基於埠的VLAN）將交換機的各埠固定指派給VLAN基於MAC位址的VLAN 根據各埠所連電腦的MAC位址設定動態VLAN基於子網的VLAN 根據各埠所連電腦的IP位址設定基於用戶的VLAN 根據埠所連電腦上登錄用戶設定VLAN學習筆記大全(3):實現VLAN的機制在理解了“為什麼需要VLAN”之後，接下來讓我們來瞭解一下交換機是如何使用VLAN分割廣播域的。

首先，在一台未設置任何VLAN的L2交換機上，任何廣播幀都會被轉發給除接收埠外的所有其他埠（Flooding）。

例如，電腦A發送廣播資訊後，會被轉發給埠2、3、4。

交換機廣播幀交換機收到廣播幀後，轉發到除接收埠外的其他所有埠。

這時，如果在交換機上生成紅、藍兩個VLAN；同時設置埠1、2屬於紅色VLAN、埠3、4屬於藍色VLAN。

再從A發出廣播幀的話，交換機就只會把它轉發給同屬於一個VLAN 的其他埠——也就是同屬於紅色VLAN的埠2，不會再轉發給屬於藍色VLAN的埠。

同樣，C發送廣播資訊時，只會被轉發給其他屬於藍色VLAN的埠，不會被轉發給屬於紅色VLAN的埠。

就這樣，VLAN通過限制廣播幀轉發的範圍分割了廣播域。

上圖中為了便於說明，以紅、藍兩色識別不同的VLAN，在實際使用中則是用“VLAN ID”來區分的。

直觀地描述VLAN如果要更為直觀地描述VLAN的話，我們可以把它理解為將一台交換機在邏輯上分割成了數台交換機。

在一台交換機上生成紅、藍兩個VLAN，也可以看作是將一台交換機換做一紅一藍兩台虛擬的交換機。

在紅、藍兩個VLAN之外生成新的VLAN時，可以想像成又添加了新的交換機。

但是，VLAN生成的邏輯上的交換機是互不相通的。

因此，在交換機上設置VLAN後，如果未做其他處理，VLAN間是無法通信的。

明明接在同一台交換機上，但卻偏偏無法通信——這個事實也許讓人難以接受。

但它既是VLAN方便易用的特徵，又是使VLAN令人難以理解的原因。

需要VLAN間通信時怎麼辦那麼，當我們需要在不同的VLAN間通信時又該如何是好呢？請大家再次回憶一下：VLAN是廣播域。

而通常兩個廣播域之間由路由器連接，廣播域之間來往的資料包都是由路由器中繼的。

因此，VLAN間的通信也需要路由器提供中繼服務，這被稱作“VLAN間路由”。

VLAN間路由，可以使用普通的路由器，也可以使用三層交換機。

其中的具體內容，等有機會再細說吧。

在這裏希望大家先記住不同VLAN間互相通信時需要用到路由功能。

VLAN學習筆記大全(4):VLAN的汇聚链接需要設置跨越多台交換機的VLAN時……到此為止，我們學習的都是使用單台交換機設置VLAN時的情況。

那麼，如果需要設置跨越多台交換機的VLAN時又如何呢？在規劃企業級網路時，很有可能會遇到隸屬於同一部門的用戶分散在同一座建築物中的不同樓層的情況，這時可能就需要考慮到如何跨越多台交換機設置VLAN的問題了。

假設有如下圖所示的網路，且需要將不同樓層的A、C和B、D設置為同一個VLAN。

這時最關鍵的就是“交換機1和交換機2該如何連接才好呢？＂最簡單的方法，自然是在交換機1和交換機2上各設一個紅、藍VLAN專用的介面並互聯了。