一、什么是VLAN

　　VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）即虛擬局域網(wǎng)，是一種通過將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地而不是物理地劃分成一個個網(wǎng)段從而實現(xiàn)虛擬工作組的新興技術(shù)。IEEE于1999年頒布了用以標準化VLAN實現(xiàn)方案的802.1Q協(xié)議標準草案。

　　VLAN技術(shù)允許網(wǎng)絡(luò)管理者將一個物理的LAN邏輯地劃分成不同的廣播域（或稱虛擬LAN，即VLAN），每一個VLAN都包含一組有著相同需求的計算機工作站，與物理上形成的LAN有著相同的屬性。但由于它是邏輯地址而不是物理地址劃分，所以同一個VLAN內(nèi)的各個工作站無須被放置在同一個物理空間里，即這些工作站不一定屬于同一個物理LAN網(wǎng)段。一個VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量都不會轉(zhuǎn)發(fā)到其他VLAN中，即使是兩臺計算機有著同樣的網(wǎng)段，但是它們卻沒有相同的VLAN號，它們各自的廣播流也不會相互轉(zhuǎn)發(fā)，從而有助于控制流量、減少設(shè)備投資、簡化網(wǎng)絡(luò)管理、提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。

　　VLAN是為解決以太網(wǎng)的廣播問題和安全性而提出的，它在以太網(wǎng)幀的基礎(chǔ)上增加了VLAN頭，用VLANID把用戶劃分為更小的工作組，限制不同工作組間的用戶二層互訪，每個工作組就是一個虛擬局域網(wǎng)。虛擬局域網(wǎng)的好處是可以限制廣播范圍，并能夠形成虛擬工作組，動態(tài)管理網(wǎng)絡(luò)。

　　既然VLAN隔離了廣播風(fēng)暴，同時也隔離了各個不同的VLAN之間的通訊，所以不同的VLAN之間的通訊是需要有路由來完成的。

　　二、組建VLAN的條件

　　VLAN是建立在物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的一種邏輯子網(wǎng)，因此建立VLAN需要相應(yīng)的支持VLAN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。當網(wǎng)絡(luò)中的不同VLAN間進行相互通信時，需要路由的支持，這時就需要增加路由設(shè)備——要實現(xiàn)路由功能，既可采用路由器，也可采用三層交換機來完成。

　　三、VLAN的劃分

　　1.根據(jù)端口來劃分VLAN

　　許多VLAN廠商都利用交換機的端口來劃分VLAN成員。被設(shè)定的端口都在同一個廣播域中。例如，一個交換機的1，2，3，4，5端口被定義為虛擬網(wǎng)AAA，同一交換機的6，7，8端口組成虛擬網(wǎng)BBB。這樣做允許各端口之間的通訊，并允許共享型網(wǎng)絡(luò)的升級。但是，這種劃分模式將虛擬網(wǎng)限制在了一臺交換機上。

　　第二代端口VLAN技術(shù)允許跨越多個交換機的多個不同端口劃分VLAN，不同交換機上的若干個端口可以組成同一個虛擬網(wǎng)。

　　以交換機端口來劃分網(wǎng)絡(luò)成員，其配置過程簡單明了。因此，從目前來看，這種根據(jù)端口來劃分VLAN的方式仍然是最常用的一種方式。

　　2.根據(jù)MAC地址劃分VLAN

　　這種劃分VLAN的方法是根據(jù)每個主機的MAC地址來劃分，即對每個MAC地址的主機都配置它屬于哪個組。這種劃分VLAN方法的最大優(yōu)點就是當用戶物理位置移動時，即從一個交換機換到其他的交換機時，VLAN不用重新配置，所以，可以認為這種根據(jù)MAC地址的劃分方法是基于用戶的VLAN，這種方法的缺點是初始化時，所有的用戶都必須進行配置，如果有幾百個甚至上千個用戶的話，配置是非常累的。而且這種劃分的方法也導(dǎo)致了交換機執(zhí)行效率的降低，因為在每一個交換機的端口都可能存在很多個VLAN組的成員，這樣就無法限制廣播包了。另外，對于使用筆記本電腦的用戶來說，他們的網(wǎng)卡可能經(jīng)常更換，這樣，VLAN就必須不停地配置。

　　3.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層劃分VLAN

　　這種劃分VLAN的方法是根據(jù)每個主機的網(wǎng)絡(luò)層地址或協(xié)議類型（如果支持多協(xié)議）劃分的，雖然這種劃分方法是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址，比如IP地址，但它不是路由，與網(wǎng)絡(luò)層的路由毫無關(guān)系。

　　這種方法的優(yōu)點是用戶的物理位置改變了，不需要重新配置所屬的VLAN，而且可以根據(jù)協(xié)議類型來劃分VLAN，這對網(wǎng)絡(luò)管理者來說很重要，還有，這種方法不需要附加的幀標簽來識別VLAN，這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)的通信量。

　　這種方法的缺點是效率低，因為檢查每一個數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層地址是需要消耗處理時間的（相對于前面兩種方法），一般的交換機芯片都可以自動檢查網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)包的以太網(wǎng)幀頭，但要讓芯片能檢查IP幀頭，需要更高的技術(shù)，同時也更費時。當然，這與各個廠商的實現(xiàn)方法有關(guān)。

　　4.根據(jù)IP組播劃分VLAN

　　IP組播實際上也是一種VLAN的定義，即認為一個組播組就是一個VLAN，這種劃分的方法將VLAN擴大到了廣域網(wǎng)，因此這種方法具有更大的靈活性，而且也很容易通過路由器進行擴展，當然這種方法不適合局域網(wǎng)，主要是效率不高。

　　5.基于規(guī)則的VLAN

　　也稱為基于策略的VLAN。這是最靈活的VLAN劃分方法，具有自動配置的能力，能夠把相關(guān)的用戶連成一體，在邏輯劃分上稱為“關(guān)系網(wǎng)絡(luò)”。網(wǎng)絡(luò)管理員只需在網(wǎng)管軟件中確定劃分VLAN的規(guī)則（或?qū)傩裕?，那么當一個站點加入網(wǎng)絡(luò)中時，將會被“感知”，并被自己地包含進正確的VLAN中。同時，對站點的移動和改變也可自動識別和跟蹤。

　　采用這種方法，整個網(wǎng)絡(luò)可以非常方便地通過路由器擴展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。有的產(chǎn)品還支持一個端口上的主機分別屬于不同的VLAN，這在交換機與共享式Hub共存的環(huán)境中顯得尤為重要。自動配置VLAN時，交換機中軟件自動檢查進入交換機端口的廣播信息的IP源地址，然后軟件自動將這個端口分配給一個由IP子網(wǎng)映射成的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)用戶的特別要求來定義和設(shè)計VLAN，而且可以讓非VLAN群體用戶訪問VLAN，但是需要提供用戶密碼，在得到VLAN管理的認證后才可以加入一個VLAN。

　　*以上劃分VLAN的方式中，基于端口的VLAN端口方式建立在物理層上；MAC方式建立在數(shù)據(jù)鏈路層上；網(wǎng)絡(luò)層和IP廣播方式建立在第三層上。

　　四、VLAN的標準

　　對VLAN的標準，我們只是介紹兩種比較通用的標準，當然也有一些公司具有自己的標準，比如Cisco公司的ISL標準，雖然不是一種大眾化的標準，但是由于CiscoCatalyst交換機的大量使用，ISL也成為一種不是標準的標準了。

　　·802.10VLAN標準

　　在1995年，Cisco公司提倡使用IEEE802.10協(xié)議。在此之前，IEEE802.10曾經(jīng)在全球范圍內(nèi)作為VLAN安全性的同一規(guī)范。Cisco公司試圖采用優(yōu)化后的802.10幀格式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸FramTagging模式中所必須的VLAN標簽。然而，大多數(shù)802委員會的成員都反對推廣802.10。因為，該協(xié)議是基于FrameTagging方式的。

　　·802.1Q

　　在1996年3月，IEEE802.1Internetworking委員會結(jié)束了對VLAN初期標準的修訂工作。新出臺的標準進一步完善了VLAN的體系結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一了Fram-eTagging方式中不同廠商的標簽格式，并制定了VLAN標準在未來一段時間內(nèi)的發(fā)展方向，形成的802.1Q的標準在業(yè)界獲得了廣泛的推廣。它成為VLAN史上的一塊里程碑。802.1Q的出現(xiàn)打破了虛擬網(wǎng)依賴于單一廠商的僵局，從一個側(cè)面推動了VLAN的迅速發(fā)展。另外，來自市場的壓力使各大網(wǎng)絡(luò)廠商立刻將新標準融合到他們各自的產(chǎn)品中。

　　·CiscoISL標簽

　　ISL（Inter-SwitchLink）是Cisco公司的專有封裝方式，因此只能在Cisco的設(shè)備上支持。ISL是一個在交換機之間、交換機與路由器之間及交換機與服務(wù)器之間傳遞多個VLAN信息及VLAN數(shù)據(jù)流的協(xié)議，通過在交換機直接的端口配置ISL封裝，即可跨越交換機進行整個網(wǎng)絡(luò)的VLAN分配和配置。

　　五、劃分VLAN的基本策略

　　從技術(shù)角度講，VLAN的劃分可依據(jù)不同原則，一般有以下三種劃分方法：

　　1、基于端口的VLAN劃分

　　這種劃分是把一個或多個交換機上的幾個端口劃分一個邏輯組，這是最簡單、最有效的劃分方法。該方法只需網(wǎng)絡(luò)管理員對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的交換端口進行重新分配即可，不用考慮該端口所連接的設(shè)備。

　　2、基于MAC地址的VLAN劃分

　　MAC地址其實就是指網(wǎng)卡的標識符，每一塊網(wǎng)卡的MAC地址都是惟一且固化在網(wǎng)卡上的。MAC地址由12位16進制數(shù)表示，前6位為網(wǎng)卡的廠商標識（OUI），后6位為網(wǎng)卡標識（NIC）。網(wǎng)絡(luò)管理員可按MAC地址把一些站點劃分為一個邏輯子網(wǎng)。

　　3、基于路由的VLAN劃分

　　路由協(xié)議工作在網(wǎng)絡(luò)層，相應(yīng)的工作設(shè)備有路由器和路由交換機（即三層交換機）。該方式允許一個VLAN跨越多個交換機，或一個端口位于多個VLAN中。

　　就目前來說，對于VLAN的劃分主要采取上述第1、3種方式，第2種方式為輔助性的方案。

　　六、VLAN的分類

　　定義VLAN成員的方法有很多，由此也就分成了幾種不同類型的VLAN。

　　1.基于端口的VLAN

　　基于端口的VLAN的劃分是最簡單、有效的VLAN劃分方法，它按照局域網(wǎng)交換機端口來定義VLAN成員。VLAN從邏輯上把局域網(wǎng)交換機的端口劃分開來，從而把終端系統(tǒng)劃分為不同的部分，各部分相對獨立，在功能上模擬了傳統(tǒng)的局域網(wǎng)?；诙丝诘腣LAN又分為在單交換機端口和多交換機端口定義VLAN兩種情況：

　?。?）多交換機端口定義VLAN

　　如圖3所示，交換機1的1、2、3端口和交換機2的4、5、6端口組成VLAN1，交換機1的4、5、6、7、8端口和交換機2的1、2、3、7、8端口組成VLAN2。

　　（2）單交換機端口定義VLAN

　　如圖2所示，交換機的1、2、6、7、8端口組成VLAN1，3、4、5端口組成了VLAN2。這種VLAN只支持一個交換機。

　　基于端口的VLAN的劃分簡單、有效，但其缺點是當用戶從一個端口移動到另一個端口時，網(wǎng)絡(luò)管理員必須對VLAN成員進行重新配置。

　　2.基于MAC地址的VLAN

　　基于MAC地址的VLAN是用終端系統(tǒng)的MAC地址定義的VLAN。MAC地址其實就是指網(wǎng)卡的標識符，每一塊網(wǎng)卡的MAC地址都是惟一的。這種方法允許工作站移動到網(wǎng)絡(luò)的其他物理網(wǎng)段，而自動保持原來的VLAN成員資格。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時，該方案可以說是一個好的方法，但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、用戶的增加，則會在很大程度上加大管理的難度。

　　3.基于路由的VLAN

　　路由協(xié)議工作在7層協(xié)議的第3層—網(wǎng)絡(luò)層，比如基于IP和IPX的路由協(xié)議，這類設(shè)備包括路由器和路由交換機。該方式允許一個VLAN跨越多個交換機，或一個端口位于多個VLAN中。

　　4.基于策略的VLAN

　　基于策略的VLAN的劃分是一種比較有效而直接的方式，主要取決于在VLAN的劃分中所采用的策略。

　　七、三種VLAN優(yōu)缺點分析

　　1.基于端口的虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)缺點

　　基于端口的VLAN，簡單的講就是交換機的一個端口就是一個虛擬局域網(wǎng)，凡是連接在這個端口上的主機屬于同個虛擬局域網(wǎng)之中?；诙丝诘腣LAN的優(yōu)點為：由于一個端口就是一個獨立的局域網(wǎng)。所以，當數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臅r候，交換機就不會把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給其他的端口，如果用戶需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到其他的虛擬局域網(wǎng)中，就需要先由交換機發(fā)往路由器再由路由器發(fā)往其他端口；同時以端口為中心的VLAN中完全由用戶自由支配端口，無形之中就更利于管理。但是美中不足的是以端口為中心的VLAN，當用戶位置改變時，往往也伴隨著用戶位置的改變而對網(wǎng)線也要進行遷移。如果不會經(jīng)常移動客戶機的話，采用這一方式倒也不錯。

　　2.靜態(tài)虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)缺點

　　可以說靜態(tài)VLAN與基于端口的VLAN有一絲相似之處，用戶可在交換機上讓一個或多個交換機端口形成一個略大一些的虛擬局域網(wǎng)。從一定意義上講靜態(tài)虛擬局域網(wǎng)在某些程度上彌補了基于端口的虛擬局域網(wǎng)的缺點。缺陷方面，靜態(tài)VLAN雖說是可以使多個端口的設(shè)置成一個虛擬局域網(wǎng)，假如兩個不同端口、不同虛擬局域網(wǎng)的人員聚到一起協(xié)商一些事情，這時候問題就出現(xiàn)了，因為端口及虛擬局域網(wǎng)的不一致往往就會直接導(dǎo)致某一個虛擬局域網(wǎng)的人員就不能正常的訪問他原先所在的VLAN之中（靜態(tài)虛擬局域網(wǎng)的端口在同一時間只能屬于同一個虛擬局域網(wǎng)），這樣就需要網(wǎng)絡(luò)管理人員隨時配合及時修改該線路上的端口。

　　3.動態(tài)的虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)缺點

　　與上面兩種虛擬局域網(wǎng)的組成方式相比動態(tài)的虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點真的是太多了。首先它適用于當前的無線局域網(wǎng)技術(shù)，其次，當用戶有需要時對工作基點進行移動時完全不用擔心在靜態(tài)虛擬局域網(wǎng)與基于端口的虛擬局域網(wǎng)出現(xiàn)的一些問題在動態(tài)的虛擬局域網(wǎng)中出現(xiàn)，因為動態(tài)的虛擬局域網(wǎng)在建立初期已經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)管理員將整個網(wǎng)絡(luò)中的所有MAC地址全部輸入到了路由器之中，同時如何由路由器通過MAC地址來自動區(qū)分每一臺電腦屬于那一個虛擬局域網(wǎng)，之后將這臺電腦連接到對應(yīng)的虛擬局域網(wǎng)之中。說起缺點，動態(tài)的虛擬局域網(wǎng)的缺點跟本談不上缺點，只是在VLAN建立初期，網(wǎng)絡(luò)管理人員需將所有機器的MAC進行登記之后劃分出MAC所對應(yīng)的機器的不同權(quán)限（虛擬局域網(wǎng)）即可。

　　八、VLAN發(fā)展趨勢

　　目前在寬帶網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)的VLAN基本上能滿足廣大網(wǎng)絡(luò)用戶的需求，但其網(wǎng)絡(luò)性能、網(wǎng)絡(luò)流量控制、網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)先級控制等還有待提高。前面所提到的VTP技術(shù)、STP技術(shù)，基于三層交換的VLAN技術(shù)等在VLAN使用中存在網(wǎng)絡(luò)效率的瓶頸問題，這主要是IEEE802.1Q、IEEE802.1D協(xié)議的不完善所致，IEEE正在制定和完善IEEE802.1S（MultipleSpanningTrees）和IEEE802.1W（RapidReconfigurationofSpanningTree）來改善VLAN的性能。采用IEEE802.3z和IEEE802.3ab協(xié)議，并結(jié)合使用RISC（精簡指令集計算）處理器或者網(wǎng)絡(luò)處理器而研制的吉位VLAN交換機在網(wǎng)絡(luò)流量等方面采取了相應(yīng)的措施，大大提高了VLAN網(wǎng)絡(luò)的性能。IEEE802.1P協(xié)議提出了COS（ClassofService）標準，這使網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)先級控制機制有了參考。