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介紹

網(wǎng)絡(luò)性能是影響業(yè)務(wù)效率的一個(gè)重要因素贮勃。將大型廣播域分段是提高網(wǎng)絡(luò)性能的方法之一惨驶。路由器能夠?qū)V播包阻隔在一個(gè)接口上眷篇，但是，路由器的LAN接口數(shù)量有限幻梯，它的主要功能是在網(wǎng)絡(luò)間傳輸數(shù)據(jù)，而不是對(duì)終端設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)接入进泼。訪問LAN的功能還是由接入層交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)任岸。與三層交換機(jī)相類似，通過在二層交換機(jī)上創(chuàng)建VLAN來減少廣播域∶缯停現(xiàn)代交換機(jī)就是通過VLAN來構(gòu)造的襟诸，因此在某種程度上，學(xué)習(xí)交換機(jī)就是學(xué)習(xí)VLAN基协。

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問題的產(chǎn)生:

上一節(jié)已經(jīng)講過廣播域的概念：即廣播幀傳播覆蓋的范圍歌亲。如下圖所示，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備在廣播域產(chǎn)生大量的廣播以及多播幀澜驮，就會(huì)與數(shù)據(jù)流競(jìng)爭帶寬陷揪。這是由網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)流組成，如：ARP杂穷，DHCP悍缠，STP等。如下圖所示亭畜，假設(shè)PC 1產(chǎn)生ARP扮休，Windows登錄，DHCP等請(qǐng)求：

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這些廣播幀到達(dá)交換機(jī)1之后拴鸵，遍歷整個(gè)網(wǎng)絡(luò)并到達(dá)所有節(jié)點(diǎn)直至路由器玷坠。隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)增加，開銷的總數(shù)也在增長劲藐，直至影響交換機(jī)性能八堡。通過實(shí)施VLAN斷開廣播域?qū)?shù)據(jù)流隔離開來，能夠解決這一問題聘芜。

什么是VLAN：

VLAN（virtual local area network）是一組與位置無關(guān)的邏輯端口兄渺。VLAN就相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的三層網(wǎng)絡(luò)。VLAN的成員無需局限于同一交換機(jī)的順序或偶數(shù)端口汰现。下圖顯示了一個(gè)常規(guī)的部署挂谍，左邊這張圖節(jié)點(diǎn)連接到交換機(jī)，交換機(jī)連接到路由器瞎饲。所有的節(jié)點(diǎn)都位于同一IP網(wǎng)絡(luò)口叙，因?yàn)樗麄兌歼B接到路由器同一接口。

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圖中沒有顯示的是嗅战，缺省情況下妄田，所有節(jié)點(diǎn)實(shí)際上都是同一VLAN俺亮。因此，這種拓?fù)浣涌诳煽醋魇腔谕籚LAN的疟呐，如上面右圖所示脚曾。例如，Cisco設(shè)備默認(rèn)VLAN是VLAN 1启具，也稱為管理VLAN本讥。默認(rèn)配置下包含所有的端口，體現(xiàn)在源地址表（source address table鲁冯，SAT）中囤踩。該表用于交換機(jī)按照目的MAC地址將幀轉(zhuǎn)發(fā)至合適的二層端口。引入VLAN之后晓褪，源地址表按照VLAN將端口與MAC地址相對(duì)應(yīng)起來，從而使得交換機(jī)能夠做出更多高級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)決策综慎。下圖顯示了show mac address table和show vlan命令的顯示輸出涣仿。所有端口（FA0/1 – FA0/24）都在VLAN 1。

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注意到兩臺(tái)交換機(jī)的VLAN相同录择。非本地網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流必須經(jīng)過路由器轉(zhuǎn)發(fā)拔莱。路由器不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)二層單播，多播以及廣播幀隘竭。這種拓?fù)溥壿嬙趦蓚€(gè)地方類似于多VLAN：同一VLAN下的節(jié)點(diǎn)共享一個(gè)通用地址域塘秦，非本地?cái)?shù)據(jù)流（對(duì)應(yīng)多VLAN情況不同VLAN的節(jié)點(diǎn)）需通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)。在一臺(tái)交換機(jī)上添加一個(gè)VLAN动看，去掉另一臺(tái)交換機(jī)的話尊剔，結(jié)構(gòu)如下所示：

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VLAN的作用：

安全性：每一個(gè)分組的敏感數(shù)據(jù)需要與網(wǎng)絡(luò)其他部分隔離開，減少保密信息遭到破壞的可能性臣淤。如下圖所示橄霉，VLAN 10上的教職工主機(jī)完全與學(xué)生和訪客數(shù)據(jù)隔離。

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節(jié)約成本：無需昂貴的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)邑蒋，并且?guī)捈吧闲墟溌防寐矢佑行А?/p>

性能提高：將二層網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)邏輯工作組（廣播域）減少網(wǎng)絡(luò)間不必要的數(shù)據(jù)流并提升性能姓蜂。

縮小廣播域：減少一個(gè)廣播域上的設(shè)備數(shù)量。如上圖所示：網(wǎng)絡(luò)上有六臺(tái)主機(jī)但有三個(gè)廣播域：教職工医吊，學(xué)生钱慢，訪客。

提升IT管理效率：網(wǎng)絡(luò)需求相似的用戶共享同一VLAN卿堂，從而網(wǎng)絡(luò)管理更為簡單束莫。當(dāng)添加一個(gè)新的交換機(jī)，在指定端口VLAN時(shí)草描，所有策略和步驟已配置好览绿。

簡化項(xiàng)目和應(yīng)用管理：VLAN將用戶和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備匯集起來，以支持不同的業(yè)務(wù)或地理位置需求穗慕。

每一個(gè)VLAN對(duì)應(yīng)于一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)饿敲，因此，部署VLAN的時(shí)候必須結(jié)合考慮網(wǎng)絡(luò)地址層級(jí)的實(shí)現(xiàn)情況逛绵。

交換機(jī)間VLAN：

多交換機(jī)的情況下怀各，VLAN是怎么工作的呢红选？下圖所示的這種情況戒祠，兩個(gè)交換機(jī)VLAN相同，都是默認(rèn)VLAN 1惠爽，即兩個(gè)交換機(jī)之間的聯(lián)系同在VLAN 1之內(nèi)添吗。路由器是所有節(jié)點(diǎn)的出口沥曹。

這時(shí)單播，多播和廣播數(shù)據(jù)自由傳輸碟联，所有節(jié)點(diǎn)屬于同一IP地址妓美。這時(shí)節(jié)點(diǎn)之間的通信不會(huì)有問題，因?yàn)榻粨Q機(jī)的SAT顯示它們?cè)谕籚LAN鲤孵。

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而下面這種連接方式就會(huì)有問題壶栋。由于VLAN在連接端口的主機(jī)之間創(chuàng)建了三層邊界，它們將無法通信普监。

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交換機(jī)用滿或同一管理單元物理上彼此分離的情形是很常見的胁澳。這種情況下该互，VLAN需要通過trunk延伸至相鄰交換機(jī)。trunk能夠連接交換機(jī)韭畸，在網(wǎng)絡(luò)間傳載VLAN信息慢洋。如下圖所示：

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對(duì)之前的拓?fù)涞母倪M(jìn)包括：

PC 1和PC 2分配到192.168.1.0網(wǎng)段以及VLAN 2。

PC 3和PC 4分配到192.168.2.0網(wǎng)段以及VLAN 3陆盘。

路由器接口連接到VLAN 2和VLAN 3。

交換機(jī)間通過trunk線互連败明。

注意到trunk端口出現(xiàn)在VLAN 1隘马，他們沒有用字母T來標(biāo)識(shí)。trunk在任何VLAN都沒有成員∑薅ィ現(xiàn)在VLAN跨越多交換機(jī)酸员，同一VLAN下的節(jié)點(diǎn)可以物理上位于任何地方。

什么是Trunk：

Trunk是在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間承載多于一種VLAN的端到端的連接讳嘱，將VLAN延伸至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)幔嗦。沒有VLAN Trunk，VLAN也不會(huì)非常有用沥潭。VLAN Trunk允許VLAN數(shù)據(jù)流在交換機(jī)間傳輸邀泉，所以設(shè)備在同一VLAN，但連接到不同交換機(jī)钝鸽，能夠不通過路由器來進(jìn)行通信汇恤。

一個(gè)VLAN trunk不屬于某一特定VLAN，而是交換機(jī)和路由器間多個(gè)VLAN的通道拔恰。如下圖所示因谎，交換機(jī)S1和S2，以及S1和S3之間的鏈路颜懊，配置為傳輸從VLAN10,20,30以及90的數(shù)據(jù)流财岔。該網(wǎng)絡(luò)沒有VLAN trunk就無法工作风皿。

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當(dāng)安裝好trunk線之后，幀在trunk線傳輸是就可以使用trunk協(xié)議來修改以太網(wǎng)幀匠璧。這也意味著交換機(jī)端口有不止一種操作模式桐款。缺省情況下，所有端口都稱為接入端口患朱。當(dāng)一個(gè)端口用于交換機(jī)間互連傳輸VLAN信息時(shí)鲁僚，這種端口模式改變?yōu)閠runk，節(jié)點(diǎn)也路由器通常不知道VLAN的存在并使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀或“untagged”幀裁厅。trunk線能夠使用“tagged”幀來標(biāo)記VLAN或優(yōu)先級(jí)冰沙。

因此，在trunk端口执虹，運(yùn)行trunk協(xié)議來允許幀中包含trunk信息拓挥。如下圖所示：

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PC 1在經(jīng)過路由表處理后向PC 2發(fā)送數(shù)據(jù)流。這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)在同一VLAN但不同交換機(jī)袋励。步驟如下：

以太網(wǎng)幀離開PC 1到達(dá)Switch 1侥啤。

Switch 1的SAT表明目的地是trunk線的另一端。

Switch 1使用trunk協(xié)議在以太網(wǎng)幀中添加VLAN id茬故。

新幀離開Switch 1的trunk端口被Switch 2接收盖灸。

Switch 2讀取trunk id并解析trunk協(xié)議。

源幀按照Switch 2的SAT轉(zhuǎn)發(fā)至目的地（端口4）磺芭。

VLAN tag如下圖所示赁炎，包含類型域，優(yōu)先級(jí)域钾腺，CFI（Canonical Format Indicator）指示MAC數(shù)據(jù)域徙垫，VLAN ID。

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原文：https://www.bookstack.cn/read/network-basic/3.md