网络实验三

实验三：练习一

练习名称

单交换机VLAN的划分

实验目的

1. 理解交换机VLAN技术

2. 掌握交换机划分VLAN的方法

工具信息

1.RMT

2.地址本

实验原理:

练习名称

单交换机VLAN的划分

1. VLAN的产生

以太网交换机在数据链路层上基于端口进行数据转发，使得冲突域被缩小到交换机的每一个端口，有效地提高了网络的利用率。但是，随着网络规模的增大，网络内主机数量将急剧增加。如果这些主机都属于同一个局域网，也就是属于同一个广播域，那么网络中任一主机发送的广播报文将被转发给该广播域内所有主机，这样网络的利用率就会大大下降。网络中将传播过多的广播信息而引起的网络性能恶化的现象称为广播风暴。

怎么才能够避免这种情况的发生呢？首先想到的应该是减小广播域内的主机量，也就是将大的广播域隔离成多个较小的广播域，这样主机发送的广播报文就只能在自己所属的某一个小的广播域里传播，从而提高了整个网络的带宽利用率。最早用来隔离广播域的设备就是常见的路由器，但是路由器在处理数据报文时需要经过繁琐的软件处理，并且由于路由器其他功能的兼顾使得路由器的成本变得让一般局域网用户无法接受。经过一段时间的发展，出现了现在广泛应用的VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)技术——一种专门为隔离二层广播报文设计的虚拟局域网技术。

路由器隔离广播域，是因为路由器的数据转发都在IP层进行，所以对于二层本地广播来说，它无法通过路由器。那么VLAN技术又是如何实现广播报文的隔离呢？在VLAN技术中，规定凡是具有VLAN功能的交换机在转发数据报文时，都需要确认该报文属于某一个VLAN，并且该报文只能被转发到属于同一个VLAN的端口或主机。即是说每一VLAN 代表了一个广播域，不同的VLAN用户属于不同的广播域，它不能接收来自于不同VLAN 用户的广播报文，如下图所示。

图3-1-1 交换机划分VLAN隔离广播域

虚拟局域网将一组位于不同物理网段上的用户在逻辑上划分在一个局域网内，在功能和操作上与传统LAN基本相同，可以提供一定范围内终端系统的互联。VLAN与传统的LAN 相比，具有以下优势：

(1) 增加了网络连接的灵活性

借助VLAN技术，能将不同地点、不同网络、不同用户组合在一起，形成一个虚拟的网络环境，就像使用本地LAN一样方便、灵活、有效。VLAN可以降低移动或变更工作站地理位置的管理费用，特别是一些业务情况有经常性变动的公司使用了VLAN后，这部分

管理费用大大降低。

(2) 控制网络上的广播

VLAN可以提供建立防火墙的机制，防止交换网络的过量广播。使用VLAN，可以将某个交换端口或用户赋予某一个特定的VLAN组，该VLAN组可以在一个交换网中或跨接多个交换机，在一个VLAN中的广播不会送到VLAN之外。同样，相邻的端口不会收到其他VLAN产生的广播。这样可以减少广播流量，释放带宽给用户应用，减少广播的产生。

(3) 增加网络的安全性

因为一个VLAN就是一个单独的广播域，VLAN之间相互隔离，这大大提高了网络的利用率，确保了网络的安全保密性。人们在LAN上经常传送一些保密的、关键性的数据。保密的数据应提供访问控制等安全手段。一个有效和容易实现的方法是将网络分成几个不同的广播组，网络管理员限制了VLAN中用户的数量，禁止未经允许而访问VLAN中的应用。交换端口可以基于应用类型和访问特权来进行分组，被限制的应用程序和资源一般置于安全性VLAN中。

2. VLAN工作原理演示

VLAN(Virtual Local Area Network)的中文名为“虚拟局域网”，注意不是“VPN”(虚拟专用网)。VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分(注意，不是从物理上划分)成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。这一新兴技术主要应用于交换机和路由器中，但主流应用还是在交换机之中。但又不是所有交换机都具有此功能，只有VLAN协议的第三层以上交换机才具有此功能，这一点可以查看相应交换机的说明书即可得知。

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技术的出现，使得管理员根据实际应用需求，把同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广播域，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。由于它是从逻辑上划分，而不是从物理上划分，所以同一个VLAN内的各个工作站没有限制在同一个物理范围中，即这些工作站可以在不同物理LAN网段。由VLAN的特点可知，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。

交换技术的发展，也加快了新的交换技术(VLAN)的应用速度。通过将企业网络划分为虚拟网络VLAN网段，可以强化网络管理和网络安全，控制不必要的数据广播。在共享网络中，一个物理的网段就是一个广播域。而在交换网络中，广播域可以是有一组任意选定的第二层网络地址(MAC地址)组成的虚拟网段。这样，网络中工作组的划分可以突破共享网络中的地理位置限制，而完全根据管理功能来划分。这种基于工作流的分组模式，大大提高了网络规划和重组的管理功能。在同一个VLAN中的工作站，不论它们实际与哪个交换机连接，它们之间的通讯就好像在独立的交换机上一样。同一个VLAN中的广播只有VLAN 中的成员才能听到，而不会传输到其他的VLAN中去，这样可以很好的控制不必要的广播风暴的产生。同时，若没有路由的话，不同VLAN之间不能相互通讯，这样增加了企业网络中不同部门之间的安全性。网络管理员可以通过配置VLAN之间的路由来全面管理企业内部不同管理单元之间的信息互访。交换机是根据用户工作站的MAC地址来划分VLAN 的。所以，用户可以自由的在企业网络中移动办公，不论他在何处接入交换网络，他都可以与VLAN内其他用户自如通讯。

VLAN网络可以是有混合的网络类型设备组成，比如：10M以太网、100M以太网、令牌网、FDDI、CDDI等等，可以是工作站、服务器、集线器、网络上行主干等等。

VLAN的主要目的就是划分广播域，那么在建设网络时，如何确定这些广播域？根据物理端口、MAC地址、协议还是子网？其实到目前为止，上述参数都可以用来作为划分广