第8章 虛擬局域網

　　虛擬局域網的產生

　　在LAN交換技術中，虛擬局域網是一種迅速發展的技術。此種技術的核心是通過路由和交換設備在網絡的物理拓撲結構基礎上建立一個邏輯網絡，以使得網絡中任意幾個LAN段或（和）單站能夠組合成一個邏輯上的局域網。

　　在20世紀90年代初，具有多端口的路由器開始取代網橋，以達到在第三層對網絡進行分段的目的，并實現對廣播數據的抑制。在此種只使用路由器的網絡中，網段和廣播域是一一對應的。在一個網段，也即一個廣播域中通常只包含有30—100個用戶。

　　在引入交換技術之后，人們可以在第二層上將網絡劃分成更小的分段，這樣做的好處是各網段的帶寬將得以提高，而網絡中路由器可以集中力量作好廣播數據的抑制工作。此時一個廣播城可以跨越多個交換的網段，從而使得在一個廣播域中提供對500個甚至更多的用戶的支持也不再是什么困難的事。而VLAN則代表著—種不用路由器對廣播數據進行抑制的解決方案。

　　在VLAN中，對廣播數據的抑制將由交換器完成。此時每一個物理網段可以僅包含一個用戶，而一個廣播域中則可以具有多達1000個以上的用戶。另外VLAN還可以跟蹤各個工作站物理位置的變動，使之在移動位置之后不需要對其網絡地址重新進行手工配置。

　　在本章中我們將討論VLAN的特點、結構、實現機制、功能以及將來發展的情況。

　　8.1 概 述

　　8.1.1 什么是VLAN

　　要對VLAN下一個確切的定義可能是一件比較困難的事，因各廠商有不同的VLAN解決方案，但可以這樣認為，VLAN基本上可以看成是一個廣播域。說的具體一點，一個VLAN可以看成是一組客戶工作站的集合。這些工作站不必處于同一個物理網絡上，它們可以不受地理位置的限制像處于同一個LAN上那樣進行通信和信息交換。

　　如圖8.1所示，即為VLAN的一個例子。

　　在整個網絡結構中，劃分了三個VLAN，分別為工程VLAN、市場VLAN及財會VLAN，每一個VLAN包括了相應的客戶站。可以認為一個VLAN實際上是邏輯上的網段。

　　此種邏輯上的網段給LAN的管理、安全性以及廣播數據的抑制帶來諸多的益處。現VLAN需要具備以下若干條件：

　　具有能夠將所連接的客戶站進行邏輯分段的高性能交換機。

　　在網上傳輸VLAN信息的通信協議。

　　進行VLAN間通信的第三層路由解決方案。

　　同已安裝的LAN系統能夠實現VLAN的兼容性和互操作性。

　　提供具有集中控制、配置和流量管理功能的網管方案。

　　虛擬局域網需要解決的問題：在實現VLAN的過程中有許多需要解決，但最為關鍵的是如下幾個問題：

　　如何在整個網絡范圍內定義務VLAN中的成員，即VLAN劃分方法。

　　如何在多個交換設備之間傳遞VLAN成員信息

　　VLAN的配置問題如何解決

　　VLAN之間的通信如何進行

　　這些問題如何解決將影響到某個VLAN實現是否能夠有效地滿足用戶和網絡管理的要求。由于VLAN都是在交換網絡環境中實現的。在此種網絡環境中最核心的問題是交換設備。交換設備是各客戶工作站連人交換網絡的入口點，它可以提供對用戶、端口、以及邏輯地址進行分組以構成VLAN的能力。

　　當前LAN交換設備在物理上一般都安裝在共享式的分段HUB和位于主干網的路由器之間，它將在VLAN的分段及實現低延遲的報文轉發方面起到至關重要的作用?？偟膩碚f，VLAN交換設備除了能夠顯著地提高網絡的性能和專用帶寬外，同時它還具有完成VLAN的劃分所必需的能力。

　　8.2 建立虛擬局域網的交換技術

　　8.2.1 端口交換

　　端口交換或稱配置交換，最初的方式是把端口經過手工配置到一個或若干個通過背板連接的共享HUB上，可以形成若干個獨立的由端口組合的共享媒體段，每一個連接到端口上的用戶被分配到其中一個段上。（端口連接的配置可人為確定）

　　近年來發展成為一種稱為端口交換（Port Switch）的設備，在一個或幾個通過背板連接的端口交換器上，通過軟硬件的控制和管理，交換器上的所在端口劃分