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文檔簡介

網絡工程標書之VLAN劃分由于學校正在積極籌備專升本工作,因此,投入了近500萬元購置網絡設備和計算機。中心交換機采用CiscoCatalyst4500,工作組交換機采用CiscoCatalyst3550和Catalyst2950??紤]到每棟樓接入的交換機數量并不多,所以,沒有設置骨干交換機。只是簡單地利用千兆端口將工作組交換機連接在一起,然后,通過光纖連接到中心交換機。目前,接入校園網的樓宇共8棟,計算機1100余臺。顯然不能把這么多的計算機都放在一個網段中。原因有以下幾點:第一,IP地址沖突會把網管搞得暈頭轉向,而動態分配IP地址又會產生大量的廣播包,導致網絡傳輸效率下降。第二,任何一塊網卡的損壞,任何一根雙絞線出問題,都有可能導致網絡風暴的發生,從而導致網絡癱瘓。第三,各種網絡協議(如ARP、NetBEUI、DHCP等)被廣泛使用,從而導致網絡內充斥大量的廣播包,大大降低網絡的有效帶寬。第四,任何用戶都可以直接訪問所有的計算機,使惡意攻擊變得易如反掌,網絡沒有任何安全可言。因此,必須根據不同部門的特點,將整個校園網劃分為若干個子網絡,從而將大量的廣播通訊限制在本地網絡。同時,限制對某些特殊子網(如財務、人事、學生等)的訪問。一、什么是VLAN虛擬網技術(VLAN,VirtualLocalAreaNetwork)的誕生主要源于廣播。廣播在網絡中起著非常重要的作用,如發現新設備、調整網絡路徑、IP地址租賃等等,許多網絡協議都要用到廣播,如。然而,隨著網絡內計算機數量的增多,廣播包的數量也會急劇增加,當廣播包的數量占到通訊總量的30%時,網絡的傳輸效率將會明顯下降。所以,當局域網內的計算機達到一定數量后(通常限制在150~200臺以內),通常采用劃分VLAN的方式將網絡分隔開來,將一個大的廣播域劃分為若干個小的廣播域,以減小廣播可能造成的損害如何分隔大的廣播域呢?最簡單的方案就是物理分隔,即將一個完整的網絡物理地分隔成兩個或多個子網絡,然后,再通過一個能夠隔離廣播的路由設備將彼此連接起來。除了物理分隔的方法之外,就是在交換機上采用邏輯分隔的方式,將一個大的局域網劃分為若干個小的虛擬子網(如圖2所示),即VLAN,從而使每一個子網都成為一個單獨的廣播域,子網之間進行通信必須通過三層設備。當VLAN在交換機上劃分后,不同VLAN間的設備就如同是被物理地分割。也就是說,連接到同一交換機、然而處于不同VLAN的設備,就如同被物理地連接到兩個位于不同網段的交換機上一樣,彼此之間的通信一定要經過路由設備,否則,他們之間將無法得知對方的存在,將無法進行任何通信?二、VLAN的重要意義VLAN中的成員與其物理位置無關,既可連接至同一臺交換機,也可連接至不同交換機。位置、連接至不同交換機中的用戶如何使之處于同一VLAN的難題。例如,在一個擁有數百臺計算機的校園網中,為了提高網絡傳輸效率,可以將所有用戶劃分為行政和教學兩個VLAN。雖然各學院、系、教研室位于不同的建筑物內,連接至不同的交換機,但仍然能夠根據其連接的端口將其劃分至同一VLAN。需要注意的是,如果交換機某端口連接至一個集線器,那么,該集線器以及其連接的所有計算機都將屬于該端口的VLAN。2.基于MAC的VLAN所謂基于MAC的VLAN,是指借助智能管理軟件根據MAC地址來劃分VLAN。該劃分方式一般用在每一交換機端口只連接一個終端的情況。也就是說,當端口連接至集線器或交換機時,該種劃分方式并不適用。端口借助網絡包的MAC地址、邏輯地址或協議類型來確定其VLAN的從屬,將端口劃分至不同VLAN。當一網絡節點剛連接到交換機時,此時交換機端口尚未分配,于是,交換機通過讀取網絡節點的MAC地址,動態地將該端口劃入某個虛擬網。一旦網管人員配置好后,用戶的計算機就可以隨意改變其連接的交換機端口,而不會由此而改變自己的VLAN。當網絡中出現未定義的MAC地址,交換機可以按照預先設定的方式向網管人員報警,再由網管人員作相應的處理。例如,網絡管理員有一臺筆記本電腦,由于工作性質的關系,他需要經常到各部門聯機工作。當該筆記本電腦從端口A移動到端口B時,交換機能夠自動識別經過端口B的源MAC地址,自動把端口A從當前VLAN中刪除,而把端口B定義到當前VLAN中。這種定義方法的優點是當終端在交換式網絡中移動時,不必重新定義虛擬網,交換機能夠自動進行識別和定義。因此,基于MAC的VLAN也稱為動態VLAN。由于MAC地址具有世界唯一性,因此,該VLAN劃分方式的安全性也較高。3.基于IP的VLAN所謂基于IP的VALN,是指根據IP地址來劃分的VLAN。交換機屬OSI第二層,因此,普通交換機不能識別幀中的網絡層報文,但隨著第三層交換機的出現,將第二層的交換功能和第三層的路由功能結合在一起,從而使交換機也能夠識別網絡層報文,可以使用報文中的IP地址來定義VLAN。因此,當某一用戶設置有多個IP地址時,或該端口連接到的集線器中擁有多個TCP/IP用戶時,通過基于IP的VLAN,該用戶或該端口就可以同時訪問多個虛擬網。在該模式下,位于不同VLAN的多個部門(每種業務設置成一個虛擬網)均可同時訪問同一臺網絡服務器,也可以同時訪問多個虛擬網的資源,還可讓多個虛擬網間的連接只需一個路由端口即可完成。這種定義方法的優點是當某一終端使用的網絡層協議或IP地址改變時,交換機能夠自動識別,重新定義VLAN,不需要管理員干預。但由于IP地址可以人為地、不受約束地自由設置,因此,使用該方式劃分VLAN也會帶來安全上的隱患。4.基于組播的VLAN組播作為一點對多點的通信,是節省網絡帶寬的有效方法之一。在多媒體應用中,當需要將一個節點的多媒體信號傳送到多個節點時,無論是采用重復點對點通信方式,還是采用廣播的方式,都會嚴重浪費網絡帶寬,而只有組播才是最好的選擇。組播能夠使一個或多個發送者將幀發送給組地址,而不是單個主機。其中,那些希望參加某一特定組的接收者,需要將含有組地址的IGMP“加入消息”發送給最鄰近的路由器,然后,路由器使用多點廣播路由協議(例如DVMRP、PIM等)建立從源到所有接收者的分發樹。接收者在任何時候都可以動態地參加或離開某個多點廣播組。支持IP多點廣播的應用包括:音頻/視頻會議、“push”技術(如股票行情、運動記分、報文)和虛擬現實游戲。基于組播的VLAN,就是動態地把那些需要同時通信的端口定義到一個VLAN中,并在VLAN中用廣播的方法解決點對多點通信的問題。四、實現VLAN需要的設備若欲在校園網絡中實現VLAN,首先需要支持VLAN的交換機。當然,并不要求所有的交換機都支持VLAN,但是,網絡內必須至少有一臺交換機支持VLAN,否則,VLAN的劃分就是不可能的。在選擇支持VLAN的設置時,應當注意以下幾個方面的問題:第一,中心交換機必須支持VLAN,并且擁有三層交換功能。由于VLAN之間的通訊必須借助三層設備才能實現,因此,如果沒有三層設備,VLAN的劃分將失去其原有的意義。原因很簡單,我們的目的不是阻隔通信,而是試圖使通信變得更快捷、更安全。若欲實現VLAN間的無阻塞線速傳輸,就必須采用集網橋和路由于一身的三層交換機,而不能采用傳輸的路由器。否則,VLAN間的傳輸將成為制約網絡效率的瓶頸。第二,若欲在一臺交換機上劃分兩個或兩個以上的VLAN,那么,該交換機也必須支持VLAN劃分功能。如果交換機上只有一個VLAN,那么,完全可以將該VLAN劃分在第三層交換機或所級聯交換機的端口上。但是,如果若欲在交換機劃分兩個以上的VLAN,那么,該交換機就必須是可網管的,而且必須支持VLAN。第三,網絡內所有劃分有VLAN的交換機必須支持同一種VLAN和中繼協議,即IEEE802.1Q和802.3ad網絡協議。否則,將無法實現VLAN在不同交換機之間的跨越。第四,應當盡量采用同一品牌的交換機,以保證產品和技術的兼容性,并可采用同一網絡管理軟件,實現對網絡設備的統一管理,簡化網絡配置操作。盡管不同廠商都執行相同的國際標準和協議,但同時也大量采有獨特的協議和技術(如Cisco的ISL),因此,在交換機間實現VLAN中繼時,會遇到許多困難,產生許多莫名其妙的通信故障。所以,對于大中型校園網絡而言,為了將來管理上的方便,應當

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