什么是 VLAN？类型、优点、示例
布莱斯利奥
什么是 VLAN？
VLAN VLAN 是由一个或多个局域网组成的自定义网络。它允许将多个网络中的设备组合成一个逻辑网络。最终形成一个虚拟局域网，其管理方式与物理局域网类似。VLAN 的全称是 Virtual Local Area Network（虚拟局域网）。
下面的拓扑描述了所有主机都位于同一个虚拟 LAN 内的网络：
如果没有 VLAN，主机发送的广播很容易到达所有网络设备。每个设备都会处理接收到的广播帧。这会增加每个设备的 CPU 开销，并降低整体网络安全性。
如果将两台交换机上的接口分别置于不同的 VLAN 中，则主机 A 发出的广播只能到达同一 VLAN 内的设备。其他 VLAN 中的主机甚至不会察觉到通信的发生。如下图所示：
在网络中，VLAN 是 LAN 的虚拟扩展。LAN 指的是在有限区域内（例如学校、实验室、家庭或办公楼）连接的一组计算机和外围设备。它是一种广泛用于共享文件、打印机、游戏和其他应用程序等资源的网络。
VLAN 的工作原理
以下是VLAN工作原理的详细步骤：
- 网络中的 VLAN 由数字标识。
- 有效范围为 1-4094。在 VLAN 交换机上，您需要为端口分配正确的 VLAN 编号。
- 然后，交换机允许在具有相同 VLAN 的各个端口之间发送数据。
- 由于几乎所有网络都比单个交换机大，因此应该有一种在两个交换机之间发送流量的方法。
- 一种简单易行的方法是给每个网络交换机上的一个端口分配一个 VLAN，然后在它们之间拉一条电缆。
VLAN 范围
以下是VLAN的重要范围：
| 范围 | 描述 |
|---|---|
| VLAN 0、4095 | 保留 VLAN，无法看到或使用。 |
| VLAN 1 | 这是交换机的默认VLAN。您无法删除或编辑此VLAN，但可以使用它。 |
| VLAN 2-1001 | 这是标准的VLAN范围。您可以创建、编辑和删除它。 |
| VLAN 1002-1005 | 这些范围是 CISCO 的令牌环和 FDDI 默认范围。您无法删除此 VLAN。 |
| VLAN 1006-4094 | 它是VLAN的扩展范围。 |
VLAN 示例
在下面的示例中，6 台主机连接到 6 台交换机上，每台交换机使用不同的 VLAN。连接这些交换机需要 6 个端口。这意味着，如果您有 24 个不同的 VLAN，则 45 端口交换机只能连接 24 台主机。
VLAN的特点
以下是VLAN的重要特性：
- 虚拟局域网提供了对设备进行分组的结构，即使它们的网络不同。
- 它增加了局域网中可能的广播域数量。
- 实施 VLAN 可以降低安全风险，因为连接到广播域的主机数量会减少。
- 这是通过为仅具有敏感信息的主机配置单独的虚拟 LAN 来实现的。
- 它具有灵活的网络模型，可以根据用户部门而不是网络位置对其进行分组。
- 更改 VLAN 上的主机/用户相对容易。只需进行新的端口级配置。
- 它可以通过共享流量来减少拥塞，因为单个 VLAN 可以像一个独立的 LAN 一样工作。
- 工作站可在每个端口上使用全带宽。
- 终端重新分配变得容易。
- 一个 VLAN 可以跨越多个交换机。
- 主干链路可以承载多个局域网的流量。
VLAN 的类型
以下是几种重要的VLAN类型：
基于端口的VLAN
基于端口的VLAN按端口对虚拟局域网进行分组。在这种类型的虚拟局域网中，可以手动配置交换机端口，使其成为某个VLAN的成员。
连接到此端口的设备将属于同一个广播域，因为所有其他端口都配置了类似的 VLAN 编号。
这类网络的挑战在于如何确定每个 VLAN 对应的端口。仅凭交换机的物理端口无法得知 VLAN 成员关系，需要通过检查配置信息才能确定。
基于协议的VLAN
这种类型的 VLAN 根据可用于定义标签（未标记的数据包）过滤标准的协议处理流量。
在这种虚拟局域网中，帧承载着第3层协议来确定VLAN成员关系。它适用于多协议环境。但这种方法在以IP为主的网络中并不实用。
基于 MAC 的 VLAN
基于 MAC 地址的 VLAN 允许将传入的未标记数据包分配到虚拟 LAN，从而根据数据包的源地址对流量进行分类。您可以定义 MAC 地址到 VLAN 的映射关系。ping 通过配置地图ping MAC地址到VLAN表中的一个条目。
此条目使用来源指定。 MAC地址 以及正确的 VLAN ID。这些表的配置在所有设备端口之间共享。
LAN 和 VLAN 之间的区别
以下是 LAN 和 VLAN 之间的一个重要区别：
| 局域网 | VLAN |
|---|---|
| 局域网可以定义为在有限区域内连接的一组计算机和外围设备。 | VLAN 可以定义为由一个或多个局域网创建的自定义网络。 |
| LAN 的全称是局域网 (Local Area Network)。 | VLAN 的全称是虚拟局域网。 |
| LAN 延迟较高。 | VLAN的延迟较小。 |
| 局域网的成本很高。 | VLAN 的成本较低。 |
| 在局域网中，网络数据包被播报给每一个设备。 | 在VLAN中，网络数据包仅被发送到特定的广播域。 |
| 它采用环网和 FDDI（光纤分布式数据接口）协议。 | 它采用 ISL 和 VTP 作为协议。 |
VLAN 的优点
以下是 VLAN 的重要优点/好处：
- 它解决了广播问题。
- VLAN 减少了广播域的大小。
- VLAN 允许您添加额外的安全层。
- 它可以使设备管理变得简单和更容易。
- 你可以创建一个逻辑小组ping 按功能而非位置对设备进行分类。
- 它允许您创建逻辑连接的设备组，这些设备就像在自己的网络上一样。
- 您可以根据部门、项目团队或功能对网络进行逻辑细分。
- VLAN 可以帮助您按地理位置构建网络，以支持不断发展的公司。
- 更高的性能和更低的延迟。
- 用户可能会处理其他用户无法查看的敏感信息。
- VLAN 消除了物理边界。
- 它可以帮助您轻松地对网络进行分段，并增强网络安全。
- 您可以通过 VLAN 来分隔主机。
- 您无需额外的硬件和线缆，这有助于您节省成本。
- 它在操作上具有优势，因为更改用户的 IP 子网是通过软件完成的。
- 它减少了特定网络拓扑中的设备数量，并降低了物理设备的管理复杂性。
VLAN 的缺点
以下是VLAN的主要缺点/不足之处：
- 数据包可能从一个 VLAN 泄漏到另一个 VLAN。
- 注入的数据包可能会导致网络攻击。
- 单个系统中的威胁可能导致病毒在整个逻辑网络中传播。
- 您需要额外的路由器来控制大型网络中的工作负载。
- 您可能会遇到互操作性方面的问题。
- VLAN 不能将网络流量转发到其他 VLAN。
VLAN 的应用/目的
以下是VLAN的重要用途：
- 当您的 LAN 上有 200 多台设备时，就会使用 VLAN。
- 当 LAN 上有大量流量时它会很有帮助。
- 当一组用户需要更高的安全性或因大量广播而速度变慢时，VLAN 是理想的选择。
- 当用户不在一个广播域中时使用它。
- 它可以让一个开关起到多个开关的作用。
