VLAN的產(chǎn)生及發(fā)展

李 曄

（中國鐵通長春分公司，吉林 長春 130051）

1 VLAN的定義

VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名為“虛擬局域網(wǎng)”。VLAN是一種將局域網(wǎng)內(nèi)的物理設備劃分成一個個邏輯型的小網(wǎng)段，實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的通信技術(shù)。

IEEE于 1999年頒布了用以標準化 VLAN實現(xiàn)方案的802.1Q協(xié)議標準草案。VLAN技術(shù)的出現(xiàn)，使網(wǎng)管員可以根據(jù)實際需求，把一個局域網(wǎng)內(nèi)的不同用戶邏輯地劃分成不同的廣播域，具有相同需求的計算機被分配在相同的VLAN號內(nèi)，與物理上的LAN有著相同的屬性，在計算機使用者看來，VLAN與LAN基本沒有區(qū)別。由于VLAN是從邏輯上劃分，而不是從物理上劃分，所以同一個VLAN內(nèi)的各個工作站沒必要限制在同一個物理組網(wǎng)內(nèi)，即這些工作站可以處在不同LAN網(wǎng)段。

2 VLAN的產(chǎn)生

2.1 LAN的使用

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡應運而生。網(wǎng)絡產(chǎn)生后，LAN、WAN等技術(shù)迅猛發(fā)展，LAN技術(shù)被應用到網(wǎng)絡的各個角落。隨著LAN技術(shù)的廣泛使用，問題和缺陷也隨之而來。

同一個局域網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡節(jié)點之間可以直接通信，而處于不同局域網(wǎng)段的設備之間的通信則必須經(jīng)過路由器才能通信。隨著網(wǎng)絡的不斷擴展，接入設備逐漸增多，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)也日趨復雜，必須使用更多的路由器才能將不同的用戶劃分到各自的廣播域中，在不同的局域網(wǎng)之間提供網(wǎng)絡互聯(lián)。

但這樣做存在兩個缺陷：首先，隨著網(wǎng)絡中路由器數(shù)量的增多，網(wǎng)絡延時逐漸加長，從而導致網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速度下降。這主要是因為數(shù)據(jù)在從一個局域網(wǎng)傳遞到另一個局域網(wǎng)時，必須經(jīng)過路由器的路由操作：路由器根據(jù)數(shù)據(jù)包中的相應信息確定數(shù)據(jù)包的目標地址，然后再選擇合適的路徑轉(zhuǎn)發(fā)出去。其次，用戶是按照它們的物理連接被自然地劃分到不同的用戶組（廣播域）中。這種分割方式并不是根據(jù)工作組中所有用戶的共同需要和帶寬的需求來進行的。因此，盡管不同的工作組或部門對帶寬的需求有很大的差異，但它們卻被機械地劃分到同一個廣播域中爭用相同的帶寬。

2.2 VLAN產(chǎn)生

一方面，企業(yè)用戶不停的向網(wǎng)絡中投資，放入路由器來解決網(wǎng)絡產(chǎn)生的問題，大大提高了網(wǎng)絡運維的成本，問題還沒有得到更好的解決，所以網(wǎng)絡使用者希望能啟用新技術(shù)解決成本增高問題。另一方面，LAN技術(shù)使網(wǎng)絡的組成受到太大的物理空間限制，引起網(wǎng)絡使用者的不滿。在同一物理位置附近的計算機都被組在同一個LAN之內(nèi)，用戶信息及機密數(shù)據(jù)容易受到傷害。為了解決LAN的弊端，VLAN技術(shù)由此產(chǎn)生。它的產(chǎn)生直接打破了LAN組網(wǎng)上的地理位置要求，即使計算機終端位于不同的辦公室、不同的樓層，依然可以使用VLAN將它們劃分在相同的局域網(wǎng)之內(nèi)。另外LAN之中的廣播風暴被抑制，而不用去購置新的路由器來解決問題。

2.3 VLAN技術(shù)特點

VLAN限制了網(wǎng)絡上的廣播，將網(wǎng)絡劃分為多個VLAN減少了參與廣播風暴的設備數(shù)量。LAN分段可以防止廣播風暴波及整個網(wǎng)絡。使用VLAN，可以將某個交換端口或用戶賦于某一個特定的VLAN組，該VLAN組可以在一個交換網(wǎng)中或跨接多個交換機，在一個VLAN中的廣播不會送到VLAN之外。同樣，相鄰的端口不會收到其他VLAN產(chǎn)生的廣播。這樣可以減少廣播流量，釋放帶寬給用戶應用，減少廣播的產(chǎn)生。VLAN也增強了局域網(wǎng)的安全性，含有敏感數(shù)據(jù)的用戶組可與網(wǎng)絡的其余部分隔離。不同VLAN內(nèi)的報文在傳輸時是相互隔離的，即一個VLAN內(nèi)的用戶不能和其他VLAN內(nèi)的用戶直接通信。VLAN為網(wǎng)絡管理帶來了方便，因為有相似網(wǎng)絡需求的用戶將共享同一個VLAN。增加了網(wǎng)絡連接的靈活性。借助VLAN技術(shù)，能將不同地點、不同網(wǎng)絡、不同用戶組合在一起，形成一個虛擬的網(wǎng)絡環(huán)境，就像使用本地LAN一樣方便、靈活、有效。VLAN可以降低移動或變更工作站地理位置的管理費用，特別是一些業(yè)務情況有經(jīng)常性變動的公司使用了VLAN后，這部分管理費用大大降低。

3 VLAN的發(fā)展

3.1 VLAN標準

3.1.1 802.10標準

在1995年，Cisco公司提倡使用IEEE802.10協(xié)議。在此之前，IEEE802.10曾經(jīng)在全球范圍內(nèi)作為VLAN安全性的同一規(guī)范。Cisco公司試圖采用優(yōu)化后的802.10幀格式在網(wǎng)絡上傳輸FramTagging模式中所必須的VLAN標簽。然而，大多數(shù)802委員會的成員都反對推廣 802.10。因為，該協(xié)議是基于FrameTagging方式的。

3.1.2 802.1Q標準

在1996年3月，IEEE802.1Internetworking委員會結(jié)束了對VLAN初期標準的修訂工作。新出臺的標準進一步完善了VLAN的體系結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一了Frame－Tagging方式中不同廠商的標簽格式，并制定了VLAN標準在未來一段時間內(nèi)的發(fā)展方向，形成的802.1Q標準在業(yè)界獲得了廣泛推廣。它成為VLAN史上的一塊里程碑。802.1Q的出現(xiàn)打破了虛擬網(wǎng)依賴于單一廠商的僵局，從一個側(cè)面推動了VLAN的迅速發(fā)展。另外，來自市場的壓力使各大網(wǎng)絡廠商立刻將新標準融合到他們各自的產(chǎn)品中。

3.2 基于VLAN的QINQ技術(shù)

VLAN最初是一種虛擬工作組概念，是在同一個交換機上面，實現(xiàn)不同工作組之間的隔離，共享一個交換機設備。VLAN內(nèi)的所有用戶是可相互通信的，VLAN有4 096個局限，對于單個接入交換機來說，4 096個完全夠用，但是對于一個龐大的二層網(wǎng)絡，或者完全部署PUPV的寬帶接入網(wǎng)來說，4 096個就顯得捉襟見肘，而QinQ就正是為解決VLAN局限提出來的。 隨著MPLS、二層VPN、VPLS、VLL、CCC等二層VC專線的應用部署，也碰到了同樣的VLAN局限。一是VLAN的局限限制了VC的數(shù)量，CE用戶之間也存在現(xiàn)實的VLAN沖突，這些需求都需要依托QinQ來解決?，F(xiàn)網(wǎng)BRAS一般可以做到每端口支持4 096個VLAN終結(jié)，也基本滿足了Internet接入需求，但是隨著電信業(yè)務的推廣，逐漸出現(xiàn)了PSPV概念，出現(xiàn)了一個用戶多種業(yè)務多個VLAN的需求，這樣就需要寬帶接入網(wǎng)匯聚交換機支持QinQ，BRAS需要支持對QinQ的終結(jié)。

1 白成杰.計算機通信網(wǎng)絡技術(shù)及應用［M］.北京：人民郵電出版社，2002

2 卓文.計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)［M］.成都：電子科技大學出版社，2009