什么是VLAN.docx
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什么是VLAN
第一
什么是VLAN：
VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）的中文名为"虚拟局域网"。
VLAN是一种将局域网设备从逻辑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象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除了能将网络划分为多个广播域，从而有效地控制广播风暴的发生，以及使网络的拓扑结构变得非常灵活的优点外，还可以用于控制网络中不同部门、不同站点之间的互相访问。
VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议，它在以太网帧的基础上增加了VLAN头，用VLANID把用户划分为更小的工作组，限制不同工作组间的用户互访，每个工作组就是一个虚拟局域网。
虚拟局域网的好处是可以限制广播范围，并能够形成虚拟工作组，动态管理网络。
VLAN的目的
VLAN（VirtualLocalAreaNetwork，虚拟局域网）技术的出现，主要为了解决交换机在进行局域网互连时无法限制广播的问题。
这种技术可以把一个LAN划分成多个逻辑的LAN——VLAN，每个VLAN是一个广播域，VLAN内的主机间通信就和在一个LAN内一样，而VLAN间则不能直接互通，这样，广播报文被限制在一个VLAN内。
【VLAN的优点】
1.限制网络上的广播。
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于某一个特定的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。
2.增强局域网的安全性。
不同VLAN内的报文在传输时是相互隔离的，即一个VLAN内的用户不能和其它VLAN内的用户直接通信，如果不同VLAN要进行通信，则需要通过路由器或三层交换机等三层设备。
3.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。
VLAN是在数据链路层的，划分子网是在网络层的，所以不同子网之间的VLAN即使是同名也不可以相互通信。
【VLAN的划分】
1.根据端口来划分VLAN
许多VLAN厂商都利用交换机的端口来划分VLAN成员。
被设定的端口都在同一个广播域中。
例如，一个交换机的1，2，3，4，5端口被定义为虚拟网AAA，同一交换机的6，7，8端口组成虚拟网BBB。
这样做允许各端口之间的通讯，并允许共享型网络的升级。
但是，这种划分模式将虚拟网限制在了一台交换机上。
第二代端口VLAN技术允许跨越多个交换机的多个不同端口划分VLAN，不同交换机上的若干个端口可以组成同一个虚拟网。
以交换机端口来划分网络成员，其配置过程简单明了。
因此，从目前来看，这种根据端口来划分VLAN的方式仍然是最常用的一种方式。
2.根据MAC地址划分VLAN
这种划分VLAN的方法是根据每个主机的MAC地址来划分，即对每个MAC地址的主机都配置它属于哪个组。
这种划分VLAN方法的最大优点就是当用户物理位置移动时，即从一个交换机换到其他的交换机时，VLAN不用重新配置，所以，可以认为这种根据MAC地址的划分方法是基于用户的VLAN，这种方法的缺点是初始化时，所有的用户都必须进行配置，如果有几百个甚至上千个用户的话，配置是非常累的。
而且这种划分的方法也导致了交换机执行效率的降低，因为在每一个交换机的端口都可能存在很多个VLAN组的成员，这样就无法限制广播包了。
另外，对于使用笔记本电脑的用户来说，他们的网卡可能经常更换，这样，VLAN就必须不停地配置。
3.根据网络层划分VLAN
这种划分VLAN的方法是根据每个主机的网络层地址或协议类型（如果支持多协议）划分的，虽然这种划分方法是根据网络地址，比如IP地址，但它不是路由，与网络层的路由毫无关系。
这种方法的优点是用户的物理位置改变了，不需要重新配置所属的VLAN，而且可以根据协议类型来划分VLAN，这对网络管理者来说很重要，还有，这种方法不需要附加的帧标签来识别VLAN，这样可以减少网络的通信量。
这种方法的缺点是效率低，因为检查每一个数据包的网络层地址是需要消耗处理时间的（相对于前面两种方法），一般的交换机芯片都可以自动检查网络上数据包的以太网帧头，但要让芯片能检查IP帧头，需要更高的技术，同时也更费时。
当然，这与各个厂商的实现方法有关。
4.根据IP组播划分VLAN
IP组播实际上也是一种VLAN的定义，即认为一个组播组就是一个VLAN，这种划分的方法将VLAN扩大到了广域网，因此这种方法具有更大的灵活性，而且也很容易通过路由器进行扩展，当然这种方法不适合局域网，主要是效率不高。
5.基于规则的VLAN
也称为基于策略的VLAN。
这是最灵活的VLAN划分方法，具有自动配置的能力，能够把相关的用户连成一体，在逻辑划分上称为“关系网络”。
网络管理员只需在网管软件中确定划分VLAN的规则（或属性），那么当一个站点加入网络中时，将会被“感知”，并被自己地包含进正确的VLAN中。
同时，对站点的移动和改变也可自动识别和跟踪。
采用这种方法，整个网络可以非常方便地通过路由器扩展网络规模。
有的产品还支持一个端口上的主机分别属于不同的VLAN，这在交换机与共享式Hub共存的环境中显得尤为重要。
自动配置VLAN时，交换机中软件自动检查进入交换机端口的广播信息的IP源地址，然后软件自动将这个端口分配给一个由IP子网映射成的VLAN。
6.按用户定义、非用户授权划分VLAN
基于用户定义、非用户授权来划分VLAN，是指为了适应特别的VLAN网络，根据具体的网络用户的特别要求来定义和设计VLAN，而且可以让非VLAN群体用户访问VLAN，但是需要提供用户密码，在得到VLAN管理的认证后才可以加入一个VLAN。
【划分VLAN的基本策略】
从技术角度讲，VLAN的划分可依据不同原则，一般有以下三种划分方法：
1、基于端口的VLAN划分
这种划分是把一个或多个交换机上的几个端口划分一个逻辑组，这是最简单、最有效的划分方法。
该方法只需网络管理员对网络设备的交换端口进行重新分配即可，不用考虑该端口所连接的设备。
2、基于MAC地址的VLAN划分
MAC地址其实就是指网卡的标识符，每一块网卡的MAC地址都是惟一且固化在网卡上的。
MAC地址由12位16进制数表示，前6位为网卡的厂商标识（OUI），后6位为网卡标识（NIC）。
网络管理员可按MAC地址把一些站点划分为一个逻辑子网。
3、基于路由的VLAN划分
路由协议工作在网络层，相应的工作设备有路由器和路由交换机（即三层交换机）。
该方式允许一个VLAN跨越多个交换机，或一个端口位于多个VLAN中。
就目前来说，对于VLAN的划分主要采取上述第1、3种方式，第2种方式为辅助性的方案。
【VLAN的分类及优缺点】
定义VLAN成员的方法有很多，由此也就分成了几种不同类型的VLAN。
1.基于端口的VLAN
基于端口的VLAN的划分是最简单、有效的VLAN划分方法，它按照局域网交换机端口来定义VLAN成员。
VLAN从逻辑上把局域网交换机的端口划分开来，从而把终端系统划分为不同的部分，各部分相对独立，在功能上模拟了传统的局域网。
基于端口的VLAN又分为在单交换机端口和多交换机端口定义VLAN两种情况：
（1）多交换机端口定义VLAN
如图3所示，交换机1的1、2、3端口和交换机2的4、5、6端口组成VLAN1，交换机1的4、5、6、7、8端口和交换机2的1、2、3、7、8端口组成VLAN2。
（2）单交换机端口定义VLAN
如图2所示，交换机的1、2、6、7、8端口组成VLAN1，3、4、5端口组成了VLAN2。
这种VLAN只支持一个交换机。
基于端口的VLAN的划分简单、有效，但其缺点是当用户从一个端口移动到另一个端口时，网络管理员必须对VLAN成员进行重新配置。
2.基于MAC地址的VLAN
基于MAC地址的VLAN是用终端系统的MAC地址定义的VLAN。
MAC地址其实就是指网卡的标识符，每一块网卡的MAC地址都是惟一的。
这种方法允许工作站移动到网络的其他物理网段，而自动保持原来的VLAN成员资格。
在网络规模较小时，该方案可以说是一个好的方法，但随着网络规模的扩大，网络设备、用户的增加，则会在很大程度上加大管理的难度。
3.基于路由的VLAN
路由协议工作在7层协议的第3层—网络层，比如基于IP和IPX的路由协议，这类设备包括路由器和路由交换机。
该方式允许一个VLAN跨越多个交换机，或一个端口位于多个VLAN中。
4.基于策略的VLAN
基于策略的VLAN的划分是一种比较有效而直接的方式，主要取决于在VLAN的划分中所采用的策略。
常见的应用VLAN
Portvlan与Tagvlan
portvlan基于端口的VLAN，处于同一VLAN端口之间才能相互通信。
tagvlan基于IEEE802.1Q（vlan标准），用VID（vlanid）来划分不同的VLAN
基于端口的虚拟局域网的优缺点
基于端口的VLAN，简单的讲就是交换机的一个端口就是一个虚拟局域网，凡是连接在这个端口上的主机属于同个虚拟局域网之中。
基于端口的VLAN的优点为：
由于一个端口就是一个独立的局域网。
所以，当数据在网络中传输的时候，交换机就不会把数据包转发给其他的端口，如果用户需要将数据发送到其他的虚拟局域网中，就需要先由交换机发往路由器再由路由器发往其他端口；同时以端口为中心的VLAN中完全由用户自由支配端口，无形之中就更利于管理。
但是美中不足的是以端口为中心的VLAN，当用户位置改变时，往往也伴随着用户位置的改变而对网线也要进行迁移。
如果不会经常移动客户机的话，采用这一方式倒也不错。
静态虚拟局域网的优缺点
可以说静态VLAN与基于端口的VLAN有一丝相似之处，用户可在交换机上让一个或多个交换机端口形成一个略大一些的虚拟局域网。
从一定意义上讲静态虚拟局域网在某些程度上弥补了基于端口的虚拟局域网的缺点。
缺陷方面，静态VLAN虽说是可以使多个端口的设置成一个虚拟局域网，假如两个不同端口、不同虚拟局域网的人员聚到一起协商一些事情，这时候问题就出现了，因为端口及虚拟局域网的不一致往往就会直接导致某一个虚拟局域网的人员就不能正常的访问他原先所在的VLAN之中（静态虚拟局域网的端口在同一时间只能属于同一个虚拟局域网），这样就需要网络管理人员随时配合及时修改该线路上的端口。
动态的虚拟局域网的优缺点
与上面两种虚拟局域网的组成方式相比动态的虚拟局域网的优点真的是太多了。
首先它适用于当前的无线局域网技术，其次，当用户有需要时对工作基点进行移动时完全不用担心在静态虚拟局域网与基于端口的虚拟局域网出现的一些问题在动态的虚拟局域网中出现，因为动态的虚拟局域网在建立初期已经由网络管理员将整个网络中的所有MAC地址全部输入到了路由器之中，同时如何由路由器通过MAC地址来自动区分每一台电脑属于那一个虚拟局域网，之后将这台电脑连接到对应的虚拟局域网之中。
说起缺点，动态的虚拟局域网的缺点跟本谈不上缺点，只是在VLAN建立初期，网络管理人员需将所有机器的MAC进行登记之后划分出MAC所对应的机器的不同权限（虚拟局域网）即可。
[编辑本段]【VLAN发展趋势】
目前在宽带网络中实现的VLAN基本上能满足广大网络用户的需求，但其网络性能、网络流量控制、网络通信优先级控制等还有待提高。
前面所提到的VTP技术、STP技术，基于三层交换的VLAN技术等在VLAN使用中存在网络效率的瓶颈问题，这主要是IEEE802.1Q、IEEE802.1D协议的不完善所致，IEEE正在制定和完善IEEE802.1S（MultipleSpanningTrees）和IEEE802.1W（RapidReconfigurationofSpanningTree）来改善VLAN的性能。
采用IEEE802.3z和IEEE802.3ab协议，并结合使用RISC（精简指令集计算）处理器或者网络处理器而研制的吉位VLAN交换机在网络流量等方面采取了相应的措施，大大提高了VLAN网络的性能。
IEEE802.1P协议提出了COS（ClassofService）标准，这使网络通信优先级控制机制有了参考。
第二
网络技术中的STP
STP（SpanningTreeProtocol）是生成树协议的英文缩写。
该协议可应用于环路网络，通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。
STP的基本原理是，通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文（在IEEE802.1D中这种协议报文被称为“配置消息”）来确定网络的拓扑结构。
配置消息中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。
生成树协议STP/RSTP
1.技术原理：
STP的基本思想就是生成“一棵树”，树的根是一个称为根桥的交换机，根据设置不同，不同的交换机会被选为根桥，但任意时刻只能有一个根桥。
由根桥开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置报文，非根桥接收配置报文并转发，如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置报文，则说明从该交换机到根有不止一条路径，便构成了循环回路，此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞，消除循环。
当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候，交换机认为端口的配置超时，网络拓扑可能已经改变，此时重新计算网络拓扑，重新生成一棵树。
2.功能介绍：
生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。
STP也提供了为网络提供备份连接的可能，可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。
新型以太单板支持符合ITU-T802.1d标准的生成树协议STP及802.1w规定的快速生成树协议RSTP，收敛速度可达到1s。
但是，由于协议机制本身的局限，STP保护速度慢（即使是1s的收敛速度也无法满足电信级的要求），如果在城域网内部运用STP技术，用户网络的动荡会引起运营商网络的动荡。
目前在MSTP组成环网中，由于SDH保护倒换时间比STP协议收敛时间快的多，系统采用依然是SDHMS-SPRING或SNCP，一般倒换时间在50ms以内。
但测试时部分以太网业务的倒换时间为0或小于几个毫秒，原因是内部具有较大缓存。
SDH保护倒换动作对MAC层是不可见的。
这两个层次的保护可以协调工作，设置一定的“拖延时间”（hold-off），一般不会出现多次倒换问题。
3.VLAN对生成树的影响
1、网络容错能力不强;
2、报文在环路网络中容易增生和无限循环；
3、不利在VLAN中实现流量负载均衡
生成树协议运行生成树算法（STA）.生成树算法很复杂，但是其过程可以归纳为以下3个步骤：
（1）选择根网桥
（2）选择根端口
（3）选择指定端口
STP还有屏蔽双绞线的意思（ShieldedTwisted-Pair）
屏蔽双绞线（ShieldedTwistedPair，STP）电缆的外层由铝箔包裹着，价格相对高一些，并且需要支持屏蔽功能的特殊连接器和相当的安装技术，但是传输速率比相应的非屏蔽双绞线高。
根据屏蔽方式的不同，屏蔽双绞线又分为两类，即STP（ShieldedTwisted-Pair）和FTP（FoilTwisted-Pair）。
STP是指每条线都有各自屏蔽层的屏蔽双绞线，而FTP则是采用整体屏蔽的屏蔽双绞线需要注意的是，屏蔽只在整个电缆均有屏蔽装置，并且两端正确接地的情况下才起作用。
所以，要求整个系统全部是屏蔽器件，包括电缆、插座、水晶头和配线架等，同时建筑物需要有良好的地线系统。
屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹，以减小辐射，但并不能完全消除辐射。
屏蔽双绞线价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。
类似于同轴电缆，它必须配有支持屏蔽功能的特殊连结器和相应的安装技术。
但它有较高的传输速率，100米内可达到155Mbps。
价格相对高一些，并且需要支持屏蔽功能的特殊连接器和相当的安装技术，但是传输速率比相应的非屏蔽双绞线高。
屏蔽双绞线常用于高效率的信息传输，相对与非屏蔽双绞线它的传输性能更高，常用于干扰比较大的路段~~
屏蔽双绞线电缆的外层由铝铂包裹，以减小辐射，但并不能完全消除辐射，屏蔽双绞线价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。
非屏蔽双绞线电缆具有以下优点：
（1）无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间；
（2）重量轻，易弯曲，易安装；
（3）将串扰减至最小或加以消除；
（4）具有阻燃性；
（5）具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。
它们是可以通用的，在一些电磁环境较为苛刻的地方屏蔽线效果较好。
双绞线是两根线缠绕在一起，可以起到抵消两根线路间电磁干扰的效果，增效信号传输的安全。
VTPVTP（VLANTrunkingProtocol）：
是VLAN中继协议，也被称为虚拟局域网干道协议。
它是一个OSI参考模型第二层的通信协议，主要用于管理在同一个域的网络范围内VLANs的建立、删除和重命名。
在一台VTPServer上配置一个新的VLAN时，该VLAN的配置信息将自动传播到本域内的其他所有交换机。
这些交换机会自动地接收这些配置信息，使其VLAN的配置与VTPServer保持一致，从而减少在多台设备上配置同一个VLAN信息的工作量，而且保持了VLAN配置的统一性。
VTP通过网络（ISL帧或cisco私有DTP帧）保持VLAN配置统一性。
VTP在系统级管理增加，删除，调整的VLAN，自动地将信息向网络中其它的交换机广播。
此外，VTP减小了那些可能导致安全问题的配置。
便于管理,只要在vtpserver做相应设置,vtpclient会自动学习vtpserver上的vlan信息
*当使用多重名字VLAN能变成交叉--连接。
*当它们是错误地映射在一个和其它局域网，VLAN能变成内部断开。
VTP有三种工作模式：
VTPServer、VTPClient和VTPTransparent。
一般，一个VTP域内的整个网络只设一个VTPServer。
VTPServer维护该VTP域中所有VLAN信息列表，VTPServer可以建立、删除或修改VLAN。
VTPClient虽然也维护所有VLAN信息列表，但其VLAN的配置信息是从VTPServer学到的，VTPClient不能建立、删除或修改VLAN。
VTPTransparent相当于是一上独立的交换机，它不参与VTP工作，不从VTPServer学习VLAN的配置信息，而只拥有本设备上自己维护的VLAN信息。
VTPTransparent可以建立、删除和修改本机上的VLAN信息。
VTP模式有3种服务器模式（Server）客户机模式（Client）透明模式（Transparent）
服务器模式（Server）
提供VTP消息：
包括VLANID和名字信息
学习相同域名的VTP消息
转发相同域名的VTP消息
可以添加、删除和更改VLANVLAN信息写入NVRAM
客户机模式（Client）
请求VTP消息
学习相同域名的VTP消息
转发相同域名的VTP消息
不可以添加、删除和更改VLANVLAN信息不会写入NVRAM
透明模式（Transparent）
不提供VTP消息
不学习VTP消息
转发VTP消息
可以添加、删除和更改VLAN，只在本地有效VLAN信息写入NVRAM
当交换机是在VTPServer或透明的模式，能在交换机配置VLAN。
当交换机配置在VTPServer或透明的模式，使用CLI、控制台菜单、MIB（当使用SNMP简单网络管理协议管理工作站）修改VLAN配置。
一个配置为VTPServer模式的交换机向邻近的交换机广播VLAN配置，通过它的Trunk从邻近的交换机学习新的VLAN配置。
在Server模式下可以通过MIB，CLI，或者控制台模式添加、删除和修改VLAN。
例如：
增加了一个VLAN，VTP将广播这个新的VLAN，Server和Client机的Trunk网络端口准备接收信息。
在交换机自动转到VTP的Client模式后，它会传送广播信息并从广播中学习新的信息。
但是，不能通过MIB、CLI、或者控制台来增加、删除、修改VLAN。
VTPClient端不能保持VLAN信息在非易失存储器中。
当启动时，它会通过Trunk网络端口接受广播信息，学习配置信息。
在VTP透明的模式，交换不做广播或从网络学习VLAN配置。
当一个交换机是在VTP透明的模式，能通过控制台、CLI、MIB来修改、增加、删除VLAN。
为使每一个VLAN能够使用，必须使VTP知道。
并且包含在Trunkport的
升级会员 