局域网协议:VLAN技术介绍

文章目录

    • VLAN概述
    • VLAN的优点
    • VLAN的原理
    • VLAN的配置
    • 推荐阅读

VLAN概述

VLAN(Virtual Local Area Network虚拟局域网)是一种在物理网络基础上划分逻辑上独立的局域网的技术。它允许将网络设备按照逻辑上的需求而非物理位置进行分组,提供更好的网络管理、安全性和灵活性。

VLAN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。

基本上,VLAN允许将同一物理网络中的设备划分为多个逻辑上独立的子网络。这些子网络可以互相隔离,就像它们在不同的物理网络中一样。这种逻辑划分使得管理员可以更灵活地控制流量、安全策略和网络资源分配,同时降低了广播风暴和网络拥塞的风险。
在这里插入图片描述
VLAN的实现可以基于端口、协议、MAC地址等因素进行配置。它可以跨越多个交换机和路由器,使得不同物理位置的设备可以属于同一个VLAN,这种灵活性对于大型企业网络尤为重要。

VLAN的优点

VLAN的优点有如下几点:

  • 广播控制和网络流量优化
    每个VLAN可以减少广播域的大小,限制广播流量只在VLAN内部传播,从而减少了网络拥塞和广播风暴的风险,提高了网络性能。
  • 增强局域网的安全性
    VLAN可以将不同安全级别的设备隔离开来,限制未经授权设备的访问。这种隔离可以降低未经授权访问或网络攻击的风险。
  • 逻辑隔离和资源分配
    不同的部门、用户或应用可以被分配到不同的VLAN中,从而实现逻辑上的隔离。这种隔离可以提高网络资源的有效分配,并简化特定网络流量的管理。
  • 简化网络配置和扩展
    VLAN可以帮助简化网络配置和扩展,特别是对于大型网络。管理员可以更容易地添加、删除或重新配置VLAN,而无需进行物理上的更改。

VLAN的原理

要使网络设备能够分辨不同VLAN的报文,需要在报文中添加标识VLAN的字段。由于普通交换机工作在OSI模型的数据链路层,只能对报文的数据链路层封装进行识别。因此,如果添加识别字段,也需要添加到数据链路层封装中。
传统的以太网数据帧在目的MAC地址和源MAC地址之后封装的是上层协议的类型字段:
在这里插入图片描述
其中DA表示目的MAC地址,SA表示源MAC地址,Type表示报文所属协议类型。

IEEE 802.1Q协议规定在目的MAC地址和源MAC地址之后封装4个字节的VLAN Tag,用以标识VLAN的相关信息。
在这里插入图片描述
VLAN Tag包含四个字段,分别是TPID(Tag Protocol Identifier,标签协议标识符)、Priority、CFI(Canonical Format Indicator,标准格式指示位)和VLAN ID。

  • TPID用来判断本数据帧是否带有VLAN Tag,长度为16bit,缺省取值为0x8100。

  • Priority表示报文的802.1P优先级,长度为3bit。

  • CFI字段标识MAC地址在不同的传输介质中是否以标准格式进行封装,长度为1bit,取值为0表示MAC地址以标准格式进行封装,为1表示以非标准格式封装,缺省取值为0。

  • VLAN ID标识该报文所属VLAN的编号,长度为12bit,取值范围为0~4095。由于0和4095为协议保留取值,所以VLAN ID的取值范围为1~4094

网络设备利用VLAN ID来识别报文所属的VLAN,根据报文是否携带VLAN Tag以及携带的VLAN Tag值,来对报文进行处理。

VLAN的配置

假设我们要在Cisco交换机上创建和配置VLAN,做法如下:
步骤一:进入特权模式

enable

步骤二:进入全局配置模式

configure terminal

步骤三:创建VLAN
创建VLAN的指令:vlan

vlan 10
name <VLAN name>

步骤四:配置端口并将其分配给VLAN

interface <接口名称>
switchport mode access
switchport access vlan <VLAN ID>

步骤五:exit退出后,保存配置

copy running-config startup-config

希望以上对您有所帮助。

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