网络互联技术与实训鲁顶柱 第4章 虚拟局域网技术

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1、网络互联技术与实训主编鲁顶柱刘邦桂中国水利水电出版社第四章虚拟局域网技术主要内容VLAN的划分1VLAN的帧格式2VLAN端口3VLAN间路由4VLAN产生的背景5VLAN配置6在以太网的发展过程中，传统网络的主要问题是可用性和性能。这两个问题受网络中带宽总和的影响。在一个碰撞域中，数据帧对该局域网上的所有设备都是可见的，因此，广播、多点广播、未知的单点传送数据帧都有可能占用过多的带宽。广播数据流量随着网络的增长而增长。过多的广播会减少最终用户的可用带宽，在最坏的情形下，广播风暴甚至可以使整个网络瘫痪。另一方面，在一个只由网桥

2、构成的网络中，所有连在网上的工作站和服务器都不得不对广播数据帧进行解码，该动作会产生额外的CPU中断并降低应用性能。经过不断的使用，后来人们又发现，除了可用性和性能的缺点，传统以太网的安全性差，和移动代价高等问题也不断的暴露出来。为此，IEEE协会专门设计规定了802.1q的协议标准，这就是VLAN技术的根本，VLAN技术由此发展起来。VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）又称虚拟局域网，是指在交换局域网的基础上，采用网络管理软件构建的可跨越不同网段、不同网络的端到端的逻辑网络。一个VLAN组成一个逻辑子网

3、，即一个逻辑广播域，它可以覆盖多个网络设备，允许处于不同地理位置的网络用户加入到一个逻辑子网中。4.1VLAN的产生背景目前，从技术角度讲，VLAN的划分可依据不同原则，一般有以下几种划分方法：（1）基于端口的虚拟局域网基于端口的虚拟局域网是最实用的虚拟局域网，它保持了最普通常用的虚拟局域网成员定义方法，配置也相当直观简单，就局域网中的站点具有相同的网络地址，不同的虚拟局域网之间进行通信需要通过路由器。采用这种方式的虚拟局域网其不足之处是灵活性不好。例如，当一个网络站点从一个端口移动到另外一个新的端口时，如果新端口与旧端口不属

4、于同一个虚拟局域网，则用户必须对该站点重新进行网络地址配置，否则，该站点将无法进行网络通信。在基于端口的虚拟局域网中，每个交换端口可以属于一个或多个虚拟局域网组，比较适用于连接服务器。4.2VLAN的划分4.2VLAN的划分（2）基于MAC地址的虚拟局域网在基于MAC地址的虚拟局域网中，交换机对站点的MAC地址和交换机端口进行跟踪，在新站点入网时根据需要将其划归至某一个虚拟局域网，而无论该站点在网络中怎样移动，由于其MAC地址保持不变，因此用户不需要进行网络地址的重新配置。这种虚拟局域网技术的不足之处是在站点入网时，需要对交换

5、机进行比较复杂的手工配置，以确定该站点属于哪一个虚拟局域网。（3）基于IP地址的虚拟局域网在基于IP地址的虚拟局域网中，新站点在入网时无需进行太多配置，交换机则根据各站点网络地址自动将其划分成不同的虚拟局域网。在三种虚拟局域网的实现技术中，基于IP地址的虚拟局域网智能化程度最高，实现起来也最复杂。（4）基于网络层划分VLAN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，虽然这种划分方法根据的是网络地址，比如IP地址，但它不是路由，与网络层的路由毫无关系。在查看每个数据包的IP地址时，由于不是路由，所以没有RIP，O

6、SPF等路由协议，4.2VLAN的划分而是根据生成树算法进行桥交换。这种方法的优点是一旦用户的物理位置改变，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；其次，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。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祯头，但要让芯片能检查IP帧头，需要更高的技术，同时也更费时，当然这决定于各个厂商的实现方法。（5）根据IP组播划分V

7、LANIP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，但这种方法不适合局域网，主要是效率不高。鉴于当前业界VLAN发展的趋势，考虑到各种VLAN划分方式的优缺点，为了最大程度上地满足用户在具体使用过程中需求，减轻用户在VLAN的具体使用和维护中的工作量，H3C系列交换机采用根据端口来划分VLAN的方法。4.3VLAN的帧格式IEEE802.1q协议标准定义了在同一条物理链路上承载多个子网的数据流的方法，

8、它是一个有关trunk封装方式的标准。为了保证不同厂家生产的设备能够顺利互通，IEEE802.1q标准严格规定了统一的VLAN帧格式以及其他重要参数，它是在原有标准以太网帧格式基础上修订而成的，在以太网数据帧的源MAC地址后面增加了4字节的Tag域如图4-1所示，该域前2个字