目前的技術條件下組建大型局域網或城域網,可以有兩種結構:一種是基于分布路由器的標準TCP/ip結構,或叫Internet結構;另一種是基于VLAN的全交換網絡結構。VLAN即虛擬網段。最近一段時間,涉及到VLAN的話題越來越多,許多人對VLAN的使用表示出了濃厚的愛好。筆者認為,對VLAN的熟悉要有全面性,不能盲目崇拜,片面追求,在欣賞VLAN的優點的同時,對VLAN的必要性、可行性以及VLAN對網絡帶來的影響要有足夠的熟悉。
一、采用VLAN的好處
在TCP/IP協議的規范中,沒有VLAN的定義。當第二層網絡交換機發展到一定程度的時候,傳統的路由器由于在性能上的不足,它作為網絡節點的統治地位受到了很大的挑戰。既然傳統路由器是網絡的瓶頸,而交換機又有如此優越的性能,為什么不用交換機取代傳統路由器,來構造網絡呢?
但是,我們都知道,位于協議第2層的交換機雖然能隔離碰撞域,提高每一個端口的性能,但并不能隔離廣播域,不能進行子網劃分,不能構造網絡的層次結構,更無法形成網絡的治理策略,因為這些功能全都屬于網絡的第三層———網絡層。
因此,假如只用交換機來構造一個大型計算機網絡,將會形成一個巨大的、平面的廣播域,結果是,網絡的性能反而降低以至無法工作,網絡的治理束手無策,這樣的網絡是不可想象的。
按照TCP/IP的原理,一般來說,廣播域越小越好,一般不應超過200個站點。那么,如何在一個平面的交換網絡中劃分廣播域呢?交換機的設計者們借鑒了路由結構中子網的思路,得出了虛網的概念,即通過對平面網絡中的IP地址或MAC地址或交換端口進行劃分,使之分屬于不同的部分,每一個部分形成一個虛擬的局域網絡,共享一個單獨的廣播域。這樣就可以把一個平面的大型交換網絡劃分為許多個獨立的廣播域,即VLAN。
可見,VLAN的主要作用是隔離網絡的廣播域。其結果產生了一個有趣的功能 ,使得網絡上不同交換位置的站點,可以處在一個VLAN之內,像一個子網一樣地 共享一個廣播域,從而在組網時,可以打破傳統的分布路由結構的網絡中那種地 理界限,將同一地理位置的站點組在不同的網段,或將不同地理位置的站點組在 同一個網段。這就是VLAN帶來的最大好處。
二、采用VLAN的兩個矛盾
由此可見,VLAN的特點就是組網的靈活性,即可以進行靈活的網段劃分。至 于其安全性,因為一個VLAN在邏輯上等同于一個傳統的路由網段,即代表一個廣 播域,所以從根本上說與子網的安全性沒有什么不同。只是在實現上,傳統的路 由網段是自然天成的物理結構,而VLAN是通過對交換機的設置而人為實現的,反 而在工作的穩定性方面不如傳統的子網。隨著路由器性能的不斷提高,如今的路 由器已與交換機的處理速度相差無幾。VLAN所表現的靈活性通過路由器的虛擬專 用網絡(VPN)技術或相應的路由策略技術都可以實現,使得VLAN的必要性不是那 么充分。
有一個重要問題不可回避:VLAN之間如何通信?顯然不能再通過第2層交換機 。那樣的話,廣播域又合并到一起了,其必經之路是路由器。這樣的結果是,本 來企圖通過VLAN的劃分,來使用交換機代替路由器組建大型網絡,以提高網絡的 性能,可是又回到路由器上來了,這就是VLAN的一大矛盾。
目前,VLAN之間的通訊大多是通過中心路由器完成的。這也是保證VLAN組網 靈活性的惟一辦法。所有的VLAN都經過中心路由器(當然可以配置備份的中心路 由器),也就是所有的廣播都經過中心路由器,這樣中心路由器就承受了更大的 壓力。當VLAN之間的通訊量較大時,中心路由器就成了網絡的瓶頸,并且一旦中 心路由器失效,所有VLAN之間的通訊將無法進行。這是VLAN存在的另一個矛盾。
三、VLAN對網絡帶來的影響
標準的TCP/IP分布路由網絡(比如Internet)的特點是運行穩定和擴展輕易 ,VLAN不是TCP/IP標準協議規范的內容,基于VLAN的交換網絡與基于分布路由的 標準Internet模式的網絡,在物理構造上有所不同。一旦VLAN大規模應用于一個 交換網絡,就決定了這個網絡的基本結構,網絡的擴展只能是繼續VLAN下去,而 隨著網絡的擴展,VLAN的復雜程度將會成倍地增長,網絡的效率和穩定性將同步 下降,使得網絡的擴展不易。
目前VLAN技術還沒有形成統一的標準,各廠家VLAN的實現存在著很大的差異 ,不能實現VLAN的識別和互通,限制了用戶對于網絡設備的選擇權和發展權,也 限制了網絡的靈活性。
VLAN的劃分和治理將給網絡治理帶來很大的復雜性。VLAN原理與標準路由器 的結合性不好,在地址配置、虛網治理、網絡控制等方面,與Internet模式相比 ,存在很大的不一致性,其網絡治理與流行的網絡治理也存在很大區別。
四、何種情況適合VLAN
不可否認,VLAN也有其誘人的特長,比如上面提到的異地組成同一虛網,或 同一地點組成不同的虛網。但是一方面對于應用來說,這并不是解決問題的惟一 選擇,通過VPN或路由策略完全可以達到同樣的應用效果;另一方面,由于VLAN而 帶來的不利因素實在太多。所以,一般情況下,VLAN的使用得不償失。在進行網 絡設計和網絡規劃時,我們不應只被VLAN虛華的一面所吸引,而應更多地去熟悉 其本來的面目,謹慎地使用。
只有一種情況適合做VLAN,即網絡的站點數在幾百個左右的規模,采用全交 換加中心路由器的結構,按照相應的原則劃分子網,各子網之間的通訊量很少, 主要是子網內部的通訊,這時VLAN才會表現出其獨特的優點。
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