[网络协议]计算机网络 — VLAN

VLAN定义

VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是一种逻辑上把网络资源和网络用户按照一定的原则进行划分，把一个物理上实际的网络划分成多个小的逻辑网络的技术。

这些小的逻辑的网络形成各自的广播域，也就是虚拟局域网的vlan。

为什么划分VLAN

划分vlan的主要作用是隔离广播域。

如果整个网络只有一个广播域，那么一旦发出广播信息，就会传遍整个网络，并对网络中的主机带来额外的负担。

交换机1收到广播帧(ARP请求)后，会将它转发给除接收端口外的其他所有端口，也就是泛滥了。接着，交换机2收到广播帧后也会泛滥。交换机3、4、5也还会泛滥。最终ARP请求会被转发到同一网络中的所有客户机上，这也就是网络风暴。

计算机A的ARP请求原本是为了获得计算机B的MAC地址而发出的。也就是说：只要计算机B能收到就万事大吉了。可是事实上，数据帧却传遍整个网络，导致所有的计算机都收到了它。如此一来，一方面广播信息消耗了网络整体的带宽，另一方面，收到广播信息的计算机还要消耗一部分CPU时间来对它进行处理。造成了网络带宽和CPU运算能力的大量无谓消耗，可能会造成网络瘫痪。

VLAN 类型

基于端口的VLAN

这种划分VLAN的方法是根据以太网交换机的端口来划分。

例如图中端口1和端口7被指定属于VLAN5，端口2和端口10被指定属于VLAN10。主机A和主机C连接在端口1、7上，因此它们就属于VLAN5；同理主机B和主机D属于VLAN10。

如果有多个交换机的话，例如，可以指定交换机1的1_{6端口和交换机2的1}4端口为同一VLAN，即同一VLAN可以跨越数个以太网交换机。

它缺点是如果VLAN A的用户离开了原来的端口，到了一个新的交换机的某个端口，就必须重新定义。

基于MAC地址的VLAN

这种划分VLAN的方法是根据主机的MAC地址配置其属于哪个VLAN。交换机维护一张VLAN映射表，该记录表记录着MAC地址和VLAN的对应关系。

此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。缺点是如果用户很多，配置工作量是很大的。同时每一个交换机端口也可能存在多个VLAN组的成员，无法限制广播包。

基于协议的VLAN

这种划分VLAN的方法是根据二层数据中协议字段，判断上层运行的网络协议，如IP协议或者是IPX协议。这种类型在实际应用中很少。

基于子网的VLAN

这种划分VLAN的方法是根据IP地址决定报文属于哪个VLAN，即同一个IP子网的所有报文属于同一个VLAN。这样可以将同一个IP子网中的用户划分在一个VLAN内。

基于IP子网划分VLAN有以下优势：

• 这种方式可以按照传输协议划分网段。例如，网络管理者可以针对具体的应用服务来组织用户。
• 用户可以在网络内部自由移动而不用重新配置自己的工作站。

缺点就是效率不高，因为检查每一个数据包的网络层地址是很费时的。同时由于一个端口也可能存在多个VLAN的成员，对广播报文也无法有效抑制。