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VLAN技术详解VLAN的概念VLAN(work)又称虚拟局域网,是指在交换局域网的基础上,采用网络管理软件构建的可跨越不同网段、不同网络的端到端的逻辑网络。一个VLAN组成一个逻辑子网,即一个逻辑广播域,它能够覆盖多个网络设备,允许处于不同地理位置的网络用户加入到一个逻辑子网中。VLAN是一种比较新的技术,工作在OSI参考模型的第2层和第3层,VLAN之间的通信是通过第3层的路由器来完成的。在此让我们先复****一下广播域的概念。广播域,指的是广播帧(目标MAC地址全部为1)所能传递到的范围,亦即能够直接通信的范围。严格地说,并不仅仅是广播帧,多播帧(MulticastFrame)和目标不明的单播帧(UnknownUnicastFrame)也能在同一个广播域中畅行无阻。本来,二层交换机只能构建单一的广播域,不过使用VLAN功能后,它能够将网络分割成多个广播域。BA那么,为什么需要分割广播域呢?那是因为,如果仅有一个广播域,有可能会影响到网络整体的传输性能。具体原因,请参看附图加深理解。图中,是一个由5台二层交换机(交换机1~5)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。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(ARPRequest)信息”,来尝试获取计算机B的MAC地址。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它所有端口,也就是Flooding了。接着,交换机2收到广播帧后也会Flooding。交换机3、4、5也还会Flooding。最终ARP请求会被转发到同一网络中的所有客户机上。请大家注意一下,这个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。广播信息是那么经常发出的吗?读到这里,您也许会问:广播信息真是那么频繁出现的吗?答案是:是的!实际上广播帧会非常频繁地出现。利用TCP/IP协议栈通信时,除了前面出现的ARP外,还有可能需要发出DHCP、RIP等很多其它类型的广播信息。ARP广播,是在需要与其它主机通信时发出的。当客户机请求DHCP服务器分配IP地址时,就必须发出DHCP的广播。而使用RIP作为路由协议时,每隔30秒路由器都会对邻近的其它路由器广播一次路由信息。RIP以外的其它路由协议使用多播传输路由信息,这也会被交换机转发(Flooding)。除了TCP/BEUI、IPX和AppleTalk等协议也经常需要用到广播。例如在Windows下双击打开“网络计算机”时就会发出广播(多播)信息。(WindowsXP除外……)总之,广播就在我们身边。下面是一些常见的广播通信:●ARP请求:建立IP地址和MAC地址的映射关系。●RIP:选路信息协议(RoutingInfromationProtocol)。●DHCP:用于自动设定IP地址的协议。●NetBEUI:Windows下使用的网络协议。●IPX:ware使用的网络协议。●AppleTalk:苹果公司的Macintosh计算机使用的网络协议。VLAN的实现机制在理解了“为什么需要VLAN”之后,接下来让我们来了解一下交换机是如何使用VLAN分割广播域的。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它端口(Flooding)。例如,计算机A发送广播信息后,会被转发给端口2、3、4。这时,如果在交换机上生成红、蓝两个VLAN;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的其它端口——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,只会被转发给其它属于蓝色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“VLANID”来区分的。如果要更为直观地描述VLAN的话,我们能够把它理解为将一台交换机在逻辑上分割成了数台交换机。在一台交换机上生成红、蓝两个VLAN,也能够看作是将一台交换机换做一红一蓝两台虚拟的交换机。在红、蓝两个VLAN之外生成新的VLAN时,能够想象成又添加了新的交换机。但是,VLAN生成的逻辑上的交换机是互不相通的。因此,在交换机上设置VLAN后,如果未做其它处理,VLAN间是无法通信的。明明接在同