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