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\"深入了解VLAN:虚拟局域网技术详解与实践\"

VLAN,即Virtual Local Area network,中文名为“虚拟局域网”,是一种将物理局域网在逻辑上划分为多个独立广播域的通信技术。通过这种技术,我们可以更高效地控制网络流量、降低设备投入、简化网络管理并提升网络安全
想象一下,如果没有VLAN,我们的网络会是什么样子。拿一个现实生活中的例子来说,新学期开始,700名高一新生入学,你想找到自己的远房表哥张三。如果直接询问每个同学,那将会是多么低效且耗时的一件事。同理,在缺乏VLAN的网络中,数据包的传输也会变得混乱和无序。
在未使用VLAN的网络中,广播信息会像上面的例子一样,无差别地发送到每个角落,造成所谓的“网络风暴”。比如,当一个计算机需要与另一个计算机通信时,它会发送一个ARP请求来获取目标计算机的MAC地址。如果没有VLAN的限制,这个ARP请求会被广播到网络中的每一台计算机,不仅消耗带宽,还占用CPU资源,严重时可能导致网络瘫痪
为了避免这种情况,VLAN应运而生。通过在交换机上设置VLAN,我们可以将广播帧的传输范围限制在同一个VLAN内。例如,假设我们有一个由5台交换机连接的网络,如果在交换机上设置两个VLAN——红色和蓝色,并将不同的端口分配到这两个VLAN,那么属于红色VLAN的端口就不会接收到属于蓝色VLAN的广播帧,反之亦然。
这样的划分不仅有效隔离了广播域,还提高了网络的性能。每个VLAN内的计算机可以像在一个物理局域网内一样通信,而不同VLAN之间的通信则需要通过路由器三层交换机来实现。
再回到前面的例子,如果没有VLAN,就像班主任帮学生找电话一样,广播信息会无节制地扩散。但有了VLAN,就像班主任只在本班内寻找,信息的传递变得有序和高效。
理解VLAN的概念之后,我们来探讨一下它的实际应用。在交换机上创建VLAN时,我们实际上是在定义一个虚拟的网络结构。每个VLAN可以有自己的独立配置,比如安全策略IP地址分配等,这样就可以更灵活地适应不同的网络需求
总之,VLAN是一种强大且必要的网络管理工具,它不仅提高了网络的安全性和效率,还为我们提供了一个更灵活、可管理的网络环境。在当今复杂多变的网络世界中,掌握VLAN的使用技巧是每个网络管理员的基本素养。希望这篇文章能够帮助大家更好地理解VLAN的原理和作用。

VLAN是英文 Virtual Local Area Network 的缩写,中文名为"虚拟局域网",是将一个物理的 LAN 在逻辑上划分成多个广播域的通信技术。一个 VLAN 内部的广播和单播流量都不会转发到其他 VLAN 中,从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。

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这样的概念解释,是不是有种“讲了但没完全讲”的感觉,很多朋友仍然一头雾水。别急,跟着小映的思路慢慢来,包你明白到底啥是VLAN!

我们先来看一个例子:

新的学期开始了,报道的高一学生一共700人,你也在其中。你呢,想找到和自己同时入学的远房表哥张三,于是,你找到班主任说道:“老师可以帮我找一下张三的电话吗?”

认真负责的班主任,立马消息传递给了其他有联系的班主任,让他们也帮着找。于是班主任们一个一个的问学生:张三你电话多少?一时间,整个年级的人都知道你在找张三了。

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这事儿是不是听起来就离谱,太浪费精力了!

同样的道理,在网络通信中,如何不分割VLAN,会发生什么。

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上图是一个由5台二层交换机连接了大量客户机构成的网络。

假设这时,计算机A需要与计算机B通信(相当于你要与张三通信)。在基于以太网的通信中,必须在数据帧中指定目标MAC 地址才能正常通信,因此计算机A必须先广播“ARP请求(ARP Request)信息”,来尝试获取计算机B的MAC地址(相当于张三的电话)。

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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。(相当于例子中,班主任帮你找人)

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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,这就是网络风暴。(这下所有人都知道你在找张三了)

这个计算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能收到就行了。可是事实上,数据帧却传遍整个网络,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。

在理解了“为什么需要VLAN”之后,接下来让我们来了解一下如何使用VLAN划分广播域。

首先,在一台未设置任何VLAN的二层交换机上,任何广播帧都会被转发给除接收端口外的所有其他端口上泛滥。例如,计算机A发送广播信息后,会被转发给端口2、3、4。

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这时,如果在交换机上生成红、蓝两个VLAN。

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同时设置端口1、2属于红色VLAN、端口3、4属于蓝色VLAN。

再从A发出广播帧的话,交换机就只会把它转发给同属于一个VLAN的其他端口——也就是同属于红色VLAN的端口2,不会再转发给属于蓝色VLAN的端口。

同样,C发送广播信息时,只会被转发给其他属于蓝色VLAN的端口,不会被转发给属于红色VLAN的端口。

就这样,VLAN通过限制广播帧转发的范围分割了广播域。上图中为了便于说明,以红、蓝两色识别不同的VLAN,在实际使用中则是用“VLAN的ID”来区分的。

不同VLAN的主机需要通过路由器或者三层交换机等网络设备进行通信。

理解“什么是VLAN”、“交换机是如何使用VLAN分割广播域”了吗?欢迎在评论区留言哦!

审核编辑黄宇

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