VLAN學習指導——為什么需要VLAN

2019-11-05 02:02:34

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

　　什么是VLAN？
　　
　　VLAN（Virtual LAN），翻譯成中文是“虛擬局域網”。LAN可以是由少數幾臺家用計算機構成的網絡，也可以是數以百計的計算機構成的企業網絡。VLAN所指的LAN特指使用路由器分割的網絡——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地址全部為1）所能傳遞到的范圍，亦即能夠直接通信的范圍。嚴格地說，并不僅僅是廣播幀，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，二層交換機只能構建單一的廣播域，不過使用VLAN功能后，它能夠將網絡分割成多個廣播域。
　　
　　未分割廣播域時……
　　
　　那么，為什么需要分割廣播域呢？那是因為，假如僅有一個廣播域，有可能會影響到網絡整體的傳輸性能。具體原因，請參看附圖加深理解。
　　
　　　 VLAN學習指導——為什么需要VLAN（圖一）

　　圖中，是一個由5臺二層交換機（交換機1～5）連接了大量客戶機構成的網絡。假設這時，計算機A需要與計算機B通信。在基于以太網的通信中，必須在數據幀中指定目標MAC地址才能正常通信，因此計算機A必須先廣播“ARP請求（ARP Request）信息”，來嘗試獲取計算機B的MAC地址。
　　
　　交換機1收到廣播幀（ARP請求）后，會將它轉發給除接收端口外的其他所有端口，也就是Flooding了。接著，交換機2收到廣播幀后也會Flooding。交換機3、4、5也還會Flooding。最終ARP請求會被轉發到同一網絡中的所有客戶機上。
　　
　　 VLAN學習指導——為什么需要VLAN（圖二）

　　
　　請大家注重一下，這個ARP請求原本是為了獲得計算機B的MAC地址而發出的。也就是說：只要計算機B能收到就萬事大吉了?？墒鞘聦嵣希瑪祿瑓s傳遍整個網絡，導致所有的計算機都收到了它。如此一來，一方面廣播信息消耗了網絡整體的帶寬，另一方面，收到廣播信息的計算機還要消耗一部分CPU時間來對它進行處理。造成了網絡帶寬和CPU運算能力的大量無謂消耗。
　　
　　廣播信息是那么經常發出的嗎？
　　
　　讀到這里，也許會問：廣播信息真是那么頻繁出現的嗎？
　　
　　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信息。
　　
　　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服務器分配IP地址時，就必須發出DHCP的廣播。而使用RIP作為路由協議時，每隔30秒路由器都會對鄰近的其他路由器廣播一次路由信息。RIP以外的其他路由協議使用多播傳輸路由信息，這也會被交換機轉發（Flooding）。除了TCP/IP以外，NetBEUI、IPX和Apple Talk等協議也經常需要用到廣播。例如在Windows下雙擊打開“網絡計算機”時就會發出廣播（多播）信息。（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：
　　
　　l ARP請求：建立IP地址和MAC地址的映射關系。
　　
　　l RIP：一種路由協議。
　　
　　l DHCP：用于自動設定IP地址的協議。
　　
　　l NetBEUI：Windows下使用的網絡協議。
　　
　　l IPX：Novell Netware使用的網絡協議。
　　
　　l Apple Talk：蘋果公司的Macintosh計算機使用的網絡協議。
　　
　　假如整個網絡只有一個廣播域，那么一旦發出廣播信息，就會傳遍整個網絡，并且對網絡中的主機帶來額外的負擔。因此，在設計LAN時，需要注重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。使用路由器后，可以以路由器上的網絡接口（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絡接口，其數目多在1～4個左右。隨著寬帶連接的普及，寬帶路由器（或者叫IP共享器）變得較為常見，但是需要注重的是，它們上面雖然帶著多個（一般為4個左右）連接LAN一側的網絡接口，但那實際上是路由器內置的交換機，并不能分割廣播域。
　　
　　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于路由器的網絡接口個數，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，二層交換機一般帶有多個網絡接口。因此假如能使用它分割廣播域，那么無疑運用上的靈活性會大大提高。
　　
　　用于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，提高網絡設計的自由度。

上一篇：路由器能支持的接口種類

下一篇：詳細講解Supervlanproxy的使用