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工業(yè)交換機(jī)常見(jiàn)的VLAN劃分方法

瀏覽次數(shù)：發(fā)布時(shí)間：2022-09-13

VLAN（Virtual LAN），翻譯成中文是"虛擬局域網(wǎng)"。LAN可以是由少數(shù)幾臺(tái)家用計(jì)算機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，也可以是數(shù)以百計(jì)的計(jì)算機(jī)構(gòu)成的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。VLAN所指的LAN特指使用路由器分割的網(wǎng)絡(luò)——也就是廣播域。在此讓我們先復(fù)習(xí)一下廣播域的概念。廣播域，指的是廣播幀（目標(biāo)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(yán)格地說(shuō)，并不僅僅是廣播幀，多播幀（Multicast Frame）和目標(biāo)不明的單播幀（Unknown Unicast Frame）也能在同一個(gè)廣播域中暢行無(wú)阻。
 
為什么要用到VLAN？
 
IEEE于1999年頒布了用以標(biāo)準(zhǔn)化VLAN實(shí)現(xiàn)方案的802.1Q協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)草案。VLAN技術(shù)的出現(xiàn)，使得管理員根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，把同一物理局域網(wǎng)內(nèi)的不同用戶邏輯地劃分成不同的廣播域，每一個(gè)VLAN都包含一組有著相同需求的計(jì)算機(jī)工作站，與物理上形成的LAN有著相同的屬性。
 
由于它是從邏輯上劃分，而不是從物理上劃分，所以同一個(gè)VLAN內(nèi)的各個(gè)工作站沒(méi)有限制在同一個(gè)物理范圍中，即這些工作站可以在不同物理LAN網(wǎng)段（建議一個(gè)Vlan對(duì)應(yīng)一個(gè)IP子網(wǎng)。不同VLAN用同一個(gè)IP子網(wǎng)或一個(gè)VLAN對(duì)應(yīng)多個(gè)IP子網(wǎng)都是錯(cuò)的）。由VLAN的特點(diǎn)可知，一個(gè)VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量都不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到其他VLAN中，從而有助于控制流量、減少設(shè)備投資、簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理、提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。
 
工業(yè)交換機(jī)
 
VLAN優(yōu)點(diǎn)？
 
1、增加靈活性和可擴(kuò)展性
 
通過(guò)將交換機(jī)端口或用戶分配到交換機(jī)上的VLAN組中，或則分配到相連的交換機(jī)組中，就可以只添加你想要其進(jìn)入此廣播域的用戶，而不用去理會(huì)他們的物理位置如何。
 
2、控制網(wǎng)絡(luò)上的廣播
 
VLAN可以提供建立防火墻的機(jī)制，防止交換網(wǎng)絡(luò)的過(guò)量廣播使用VLAN，可以將某個(gè)交換端口或用戶賦于某一個(gè)特定的VLAN組，該VLAN組可以在一個(gè)交換網(wǎng)中或跨接多個(gè)交換機(jī)， 在一個(gè)VLAN中的廣播不會(huì)送到VLAN之外同樣，相鄰的端口不會(huì)收到其他VLAN產(chǎn)生的廣播這樣可以減少?gòu)V播流量，釋放帶寬給用戶應(yīng)用，減少?gòu)V播的產(chǎn)生。
 
3、增加安全性
 
處于同一交換機(jī)上不同VLAN用戶間默認(rèn)情況下無(wú)法進(jìn)行通信。它可以配置為一旦有任何對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的非授權(quán)訪問(wèn)，可以立即通知網(wǎng)絡(luò)管理站。
 
VLAN的劃分方法
 
1、基于端口劃分的VLAN
 
這是最常應(yīng)用的一種VLAN劃分方法，應(yīng)用也最為廣泛、最有效，目前絕大多數(shù)VLAN協(xié)議的交換機(jī)都提供這種VLAN配置方法這種劃分VLAN的方法是根據(jù)以太網(wǎng)交換機(jī)的交換端口來(lái)劃分的，它是將VLAN交換機(jī)上的物理端口和VLAN交換機(jī)內(nèi)部的PVC（永久虛電路）端口分成若干個(gè)組，每個(gè)組構(gòu)成一個(gè)虛擬網(wǎng)，相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的VLAN交換機(jī)。
 
2、基于MAC地址劃分VLAN
 
這種劃分VLAN的方法是根據(jù)每個(gè)主機(jī)的MAC地址來(lái)劃分，即對(duì)每個(gè)MAC地址的主機(jī)都配置他屬于哪個(gè)組，它實(shí)現(xiàn)的機(jī)制就是每一塊網(wǎng)卡都對(duì)應(yīng)唯一的 MAC地址，VLAN交換機(jī)跟蹤屬于VLAN MAC的地址這種方式的VLAN允許網(wǎng)絡(luò)用戶從一個(gè)物理位置移動(dòng)到另一個(gè)物理位置時(shí)，自動(dòng)保留其所屬VLAN的成員身份。
 
3、基于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議劃分VLAN
 
VLAN按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來(lái)劃分，可分為IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN網(wǎng)絡(luò)這種按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來(lái)組成的 VLAN，可使廣播域跨越多個(gè)VLAN交換機(jī)這對(duì)于希望針對(duì)具體應(yīng)用和服務(wù)來(lái)組織用戶的網(wǎng)絡(luò)管理員來(lái)說(shuō)是非常具有吸引力的而且，用戶可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部自由移動(dòng)，但其VLAN成員身份仍然保留不變。
 
4、根據(jù)IP組播劃分VLAN
 
IP 組播實(shí)際上也是一種VLAN的定義，即認(rèn)為一個(gè)IP組播組就是一個(gè)VLAN這種劃分的方法將VLAN擴(kuò)大到了廣域網(wǎng)，因此這種方法具有更大的靈活性，而且也很容易通過(guò)路由器進(jìn)行擴(kuò)展，主要適合于不在同一地理范圍的局域網(wǎng)用戶組成一個(gè)VLAN，不適合局域網(wǎng)，主要是效率不高。
 
5、按策略劃分VLAN
 
基于策略組成的VLAN能實(shí)現(xiàn)多種分配方法，包括VLAN交換機(jī)端口、MAC地址、IP地址、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議等網(wǎng)絡(luò)管理人員可根據(jù)自己的管理模式和本單位的需求來(lái)決定選擇哪種類型的VLAN 。
 
6、按用戶定義、非用戶授權(quán)劃分VLAN
 
基于用戶定義、非用戶授權(quán)來(lái)劃分VLAN，是指為了適應(yīng)特別的VLAN網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)用戶的特別要求來(lái)定義和設(shè)計(jì)VLAN，而且可以讓非VLAN群體用戶訪問(wèn)VLAN，但是需要提供用戶密碼，在得到VLAN管理的認(rèn)證后才可以加入一個(gè)VLAN。
 
VLAN的使用方式
 
1、Local VLAN
 
一個(gè)VLAN集中在一個(gè)機(jī)架中，便于故障分析定位，便于管理流量。推薦使用。
 
①數(shù)據(jù)流可預(yù)測(cè)
 
②冗余路徑
 
③高可用性
 
④有限的故障域
 
⑤可擴(kuò)展性
 
2、End-to-End VLAN
 
設(shè)備在物理上分布靈活、流量不合理、故障難定位。不推薦使用。
 
VLAN成員關(guān)系
 
1、靜態(tài)VLAN
 
VLAN通常是由管理員創(chuàng)建的，并由管理員將交換機(jī)端口分配到每個(gè)VLAN中，這種類型的VLAN稱為靜態(tài)VLAN。
 
Switch(config)#vlan ?
 
#在全局模式下創(chuàng)建、刪除、修改VALN。
 
<1-1005>
 
ISL VLAN IDs 1-1005
 
#說(shuō)明這臺(tái)交換機(jī)只能支持基礎(chǔ)的VLAN創(chuàng)建。擴(kuò)展的VLAN范圍包括0～4096。其中0，4095，1006～1024為系統(tǒng)保留，無(wú)法查看使用它們；1為管理VLAN（本機(jī)VLAN），可以查看使用但不能刪除；1002～1005用于FDDI 和令牌環(huán)的Cisco 默認(rèn)VLAN，用戶不能刪除。另外需要注意的是在VTP版本2中只能支持基礎(chǔ)VLAN的同步。
 
Switch(config)#vlan 2
 
Switch(config-vlan)#name Sales
 
#為這個(gè)VLAN命名，便于記憶。（可選配置）
 
Switch(config-vlan)#interface fa0/1
 
#進(jìn)入接口模式。
 
Switch(config-if)#switchport mode access
 
#將端口定義為接入端口（接入層端口）。
 
Switch(config-if)#switchport access vlan 2
 
#將此端口靜態(tài)的劃分到某個(gè)VLAN中。

工業(yè)交換機(jī)
 
2、動(dòng)態(tài)VLAN
 
動(dòng)態(tài)VLAN可以自動(dòng)決定一個(gè)結(jié)點(diǎn)的VLAN分配。通過(guò)使用智能化的管理軟件，就可以基于硬件地址、協(xié)議甚至應(yīng)用程序來(lái)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)的VLAN。這里可以使用VLAN管理策略服務(wù)器（VLAN Management Policy Server，VMPS）的服務(wù)來(lái)建立MAC地址的數(shù)據(jù)庫(kù)，這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以用于VLAN的動(dòng)態(tài)尋址。VMPS數(shù)據(jù)庫(kù)能夠自動(dòng)將MAC地址映射到VLAN。
 
3、檢查
 
switch#show vlan
 
#查看VLAN 信息
 
switch#show interface vlan [vlan_id]
 
#查看具體某個(gè)VLAN 的詳細(xì)信息
 
switch#show vlan brief
 
#查看交換機(jī)上已經(jīng)創(chuàng)建的VLAN和交換機(jī)端口的從屬關(guān)系。
 
switch#show spanning-tree vlan ID
 
#查看某個(gè)VLAN的生成樹。
 
廣播域的分割與VLAN的必要性
 
分割廣播域時(shí)，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(wǎng)絡(luò)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(huì)有太多的網(wǎng)絡(luò)接口，其數(shù)目多在1～4個(gè)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(jiàn)，但是需要注意的是，它們上面雖然帶著多個(gè)（一般為4個(gè)左右）連接LAN一側(cè)的網(wǎng)絡(luò)接口，但那實(shí)際上是路由器內(nèi)置的交換機(jī)，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(gè)數(shù)完全取決于路由器的網(wǎng)絡(luò)接口個(gè)數(shù)，使得用戶無(wú)法自由地根據(jù)實(shí)際需要分割廣播域。
 
與路由器相比，二層交換機(jī)一般帶有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口。因此如果能使用它分割廣播域，那么無(wú)疑運(yùn)用上的靈活性會(huì)大大提高。
 
用于在二層交換機(jī)上分割廣播域的技術(shù)，就是VLAN。通過(guò)利用VLAN，我們可以自由設(shè)計(jì)廣播域的構(gòu)成，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的自由度。

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