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【科普】关于VLAN需要知道几点

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发表于 2021-10-12 09:07:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
什么是VLAN?

VLAN(Virtual LAN),即“虚拟局域网”。LAN可以是由少数几台家用计算机构成的网络,也可以是数以百计的计算机构成的企业网络。VLAN所指的LAN特指使用路由器分割的网络——也就是广播域。

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,。严格地说,并不仅仅是广播帧,多播帧(Multicast Frame)和目标不明的单播帧(Unknown Unicast Frame)也能在同一个广播域中传递。

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。


为什么要分割广播域

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。




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(ARP Request)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他所有端口,也就发生泛洪了,无法正常处理请求。

接着,交换机2收到广播帧后也会泛洪。交换机3、4、5也还会泛洪。最终ARP请求会被转发到同一网络中的所有客户机上。




其实,这个ARP请求原本是为了获得计算机B的MAC地址而发出的。

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。


实现VLAN的机制

用于在二层交换机上分割广播域的技术,就是VLAN。通过利用VLAN,我们可以自由设计广播域的构成,提高网络设计的自由度。

如何使用VLAN分割广播域?

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(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vlan1、vlan2两个VLAN;同时设置端口1、2属于1号vlan1、端口3、4属于vlan2。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vlan1的端口2,不会再转发给属于vlan2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。


简单理解VLAN

可以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多个VLAN,也可以看作是将一台交换机换做多台虚拟的交换机。只是这些vlan之间无法互相通信

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