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          分享交換機(jī) VLAN 配置基礎(chǔ)及實(shí)例

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          作者:tateo 時(shí)間:2006-07-05 來源:CHINA通信網(wǎng) 收藏

           
            有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.1Q早在1999年6月份就由IEEE委員正式頒布實(shí)施了,而且最早的VLNA技術(shù)早在1996年Cisco(思科)公司就提出了。  

            隨著幾年來的發(fā)展,技術(shù)得到廣泛的支持,在大大小小的企業(yè)中廣泛應(yīng)用,成為當(dāng)前最為熱門的一種以太局域網(wǎng)技術(shù)。本篇就要為大家介紹的一個最常見技術(shù)應(yīng)用--技術(shù),并針對中、小局域網(wǎng)VLAN的配置以實(shí)例的方式向大家簡單介紹其配置方法。  

            一、VLAN基礎(chǔ)  

            VLAN(Virtual Local Area Network)的中文名為"虛擬局域網(wǎng)",注意不是"VPN"(虛擬專用網(wǎng))。VLAN是一種將局域網(wǎng)設(shè)備從邏輯上劃分(注意,不是從物理上劃分)成一個個網(wǎng)段,從而實(shí)現(xiàn)虛擬工作組的新興數(shù)據(jù)交換技術(shù)。這一新興技術(shù)主要應(yīng)用于和路由器中,但主流應(yīng)用還是在之中。但又不是所有交換機(jī)都具有此功能,只有VLAN協(xié)議的第三層以上交換機(jī)才具有此功能,這一點(diǎn)可以查看相應(yīng)交換機(jī)的說明書即可得知。  

            IEEE于1999年頒布了用以標(biāo)準(zhǔn)化VLAN實(shí)現(xiàn)方案的802.1Q協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)草案。VLAN技術(shù)的出現(xiàn),使得管理員根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求,把同一物理局域網(wǎng)內(nèi)的不同用戶邏輯地劃分成不同的廣播域,每一個VLAN都包含一組有著相同需求的計(jì)算機(jī)工作站,與物理上形成的LAN有著相同的屬性。由于它是從邏輯上劃分,而不是從物理上劃分,所以同一個VLAN內(nèi)的各個工作站沒有限制在同一個物理范圍中,即這些工作站可以在不同物理LAN網(wǎng)段。由VLAN的特點(diǎn)可知,一個VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量都不會轉(zhuǎn)發(fā)到其他VLAN中,從而有助于控制流量、減少設(shè)備投資、簡化管理、提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。  

            交換技術(shù)的發(fā)展,也加快了新的交換技術(shù)(VLAN)的應(yīng)用速度。通過將企業(yè)網(wǎng)絡(luò)劃分為虛擬網(wǎng)絡(luò)VLAN網(wǎng)段,可以強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全,控制不必要的數(shù)據(jù)廣播。在共享網(wǎng)絡(luò)中,一個物理的網(wǎng)段就是一個廣播域。而在交換網(wǎng)絡(luò)中,廣播域可以是有一組任意選定的第二層網(wǎng)絡(luò)地址(MAC地址)組成的虛擬網(wǎng)段。這樣,網(wǎng)絡(luò)中工作組的劃分可以突破共享網(wǎng)絡(luò)中的地理位置限制,而完全根據(jù)管理功能來劃分。這種基于工作流的分組模式,大大提高了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和重組的管理功能。在同一個VLAN中的工作站,不論它們實(shí)際與哪個交換機(jī)連接,它們之間的就好象在獨(dú)立的交換機(jī)上一樣。同一個VLAN中的廣播只有VLAN中的成員才能聽到,而不會傳輸?shù)狡渌?nbsp;VLAN中去,這樣可以很好的控制不必要的廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。同時(shí),若沒有路由的話,不同VLAN之間不能相互,這樣增加了企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中不同部門之間的安全性。網(wǎng)絡(luò)管理員可以通過配置VLAN之間的路由來全面管理企業(yè)內(nèi)部不同管理單元之間的信息互訪。交換機(jī)是根據(jù)用戶工作站的MAC地址來劃分VLAN的。所以,用戶可以自由的在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中移動辦公,不論他在何處接入交換網(wǎng)絡(luò),他都可以與VLAN內(nèi)其他用戶自如。  

            VLAN網(wǎng)絡(luò)可以是有混合的網(wǎng)絡(luò)類型設(shè)備組成,比如:10M以太網(wǎng)、100M以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)、FDDI、CDDI等等,可以是工作站、服務(wù)器、集線器、網(wǎng)絡(luò)上行主干等等。  

            VLAN除了能將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個廣播域,從而有效地控制廣播風(fēng)暴的發(fā)生,以及使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變得非常靈活的優(yōu)點(diǎn)外,還可以用于控制網(wǎng)絡(luò)中不同部門、不同站點(diǎn)之間的互相訪問。 VLAN是為解決以太網(wǎng)的廣播問題和安全性而提出的一種協(xié)議,它在以太網(wǎng)幀的基礎(chǔ)上增加了VLAN頭,用VLAN ID把用戶劃分為更小的工作組,限制不同工作組間的用戶互訪,每個工作組就是一個虛擬局域網(wǎng)。虛擬局域網(wǎng)的好處是可以限制廣播范圍,并能夠形成虛擬工作組,動態(tài)管理網(wǎng)絡(luò)。  

            二、VLAN的劃分方法  

            VLAN在交換機(jī)上的實(shí)現(xiàn)方法,可以大致劃分為六類:  

            1. 基于端口劃分的VLAN  

            這是最常應(yīng)用的一種VLAN劃分方法,應(yīng)用也最為廣泛、最有效,目前絕大多數(shù)VLAN協(xié)議的交換機(jī)都提供這種VLAN配置方法。這種劃分VLAN的方法是根據(jù)以太網(wǎng)交換機(jī)的交換端口來劃分的,它是將VLAN交換機(jī)上的物理端口和VLAN交換機(jī)內(nèi)部的PVC(永久虛電路)端口分成若干個組,每個組構(gòu)成一個虛擬網(wǎng),相當(dāng)于一個獨(dú)立的VLAN交換機(jī)。  

            對于不同部門需要互訪時(shí),可通過路由器轉(zhuǎn)發(fā),并配合基于MAC地址的端口過濾。對某站點(diǎn)的訪問路徑上最靠近該站點(diǎn)的交換機(jī)、路由交換機(jī)或路由器的相應(yīng)端口上,設(shè)定可通過的MAC地址集。這樣就可以防止非法入侵者從內(nèi)部盜用IP地址從其他可接入點(diǎn)入侵的可能。  

            從這種劃分方法本身我們可以看出,這種劃分的方法的優(yōu)點(diǎn)是定義VLAN成員時(shí)非常簡單,只要將所有的端口都定義為相應(yīng)的VLAN組即可。適合于任何大小的網(wǎng)絡(luò)。它的缺點(diǎn)是如果某用戶離開了原來的端口,到了一個新的交換機(jī)的某個端口,必須重新定義。  

            2. 基于MAC地址劃分VLAN  

            這種劃分VLAN的方法是根據(jù)每個主機(jī)的MAC地址來劃分,即對每個MAC地址的主機(jī)都配置他屬于哪個組,它實(shí)現(xiàn)的機(jī)制就是每一塊網(wǎng)卡都對應(yīng)唯一的 MAC地址,VLAN交換機(jī)跟蹤屬于VLAN MAC的地址。這種方式的VLAN允許網(wǎng)絡(luò)用戶從一個物理位置移動到另一個物理位置時(shí),自動保留其所屬VLAN的成員身份。  

            由這種劃分的機(jī)制可以看出,這種VLAN的劃分方法的最大優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)用戶物理位置移動時(shí),即從一個交換機(jī)換到其他的交換機(jī)時(shí),VLAN不用重新配置,因?yàn)樗腔谟脩簦皇腔诮粨Q機(jī)的端口。這種方法的缺點(diǎn)是初始化時(shí),所有的用戶都必須進(jìn)行配置,如果有幾百個甚至上千個用戶的話,配置是非常累的,所以這種劃分方法通常適用于小型局域網(wǎng)。而且這種劃分的方法也導(dǎo)致了交換機(jī)執(zhí)行效率的降低,因?yàn)樵诿恳粋€交換機(jī)的端口都可能存在很多個VLAN組的成員,保存了許多用戶的MAC地址,查詢起來相當(dāng)不容易。另外,對于使用筆記本電腦的用戶來說,他們的網(wǎng)卡可能經(jīng)常更換,這樣VLAN就必須經(jīng)常配置。  

            3. 基于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議劃分VLAN  

            VLAN按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來劃分,可分為IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN網(wǎng)絡(luò)。這種按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來組成的 VLAN,可使廣播域跨越多個VLAN交換機(jī)。這對于希望針對具體應(yīng)用和服務(wù)來組織用戶的網(wǎng)絡(luò)管理員來說是非常具有吸引力的。而且,用戶可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部自由移動,但其VLAN成員身份仍然保留不變。  

            這種方法的優(yōu)點(diǎn)是用戶的物理位置改變了,不需要重新配置所屬的VLAN,而且可以根據(jù)協(xié)議類型來劃分VLAN,這對網(wǎng)絡(luò)管理者來說很重要,還有,這種方法不需要附加的幀標(biāo)簽來識別VLAN,這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)的通信量。這種方法的缺點(diǎn)是效率低,因?yàn)闄z查每一個數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層地址是需要消耗處理時(shí)間的(相對于前面兩種方法),一般的交換機(jī)芯片都可以自動檢查網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)包的以太網(wǎng)禎頭,但要讓芯片能檢查IP幀頭,需要更高的技術(shù),同時(shí)也更費(fèi)時(shí)。當(dāng)然,這與各個廠商的實(shí)現(xiàn)方法有關(guān)。  

            4. 根據(jù)IP組播劃分VLAN  

            IP 組播實(shí)際上也是一種VLAN的定義,即認(rèn)為一個IP組播組就是一個VLAN。這種劃分的方法將VLAN擴(kuò)大到了廣域網(wǎng),因此這種方法具有更大的靈活性,而且也很容易通過路由器進(jìn)行擴(kuò)展,主要適合于不在同一地理范圍的局域網(wǎng)用戶組成一個VLAN,不適合局域網(wǎng),主要是效率不高。  

            5. 按策略劃分VLAN  

            基于策略組成的VLAN能實(shí)現(xiàn)多種分配方法,包括VLAN交換機(jī)端口、MAC地址、IP地址、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議等。網(wǎng)絡(luò)管理人員可根據(jù)自己的管理模式和本單位的需求來決定選擇哪種類型的VLAN 。 {{分頁}} 

            6. 按用戶定義、非用戶授權(quán)劃分VLAN  
             
            基于用戶定義、非用戶授權(quán)來劃分VLAN,是指為了適應(yīng)特別的VLAN網(wǎng)絡(luò),根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)用戶的特別要求來定義和設(shè)計(jì)VLAN,而且可以讓非VLAN群體用戶訪問VLAN,但是需要提供用戶密碼,在得到VLAN管理的認(rèn)證后才可以加入一個VLAN。  

            三、VLAN的優(yōu)越性  

            任何新技術(shù)要得到廣泛支持和應(yīng)用,肯定存在一些關(guān)鍵優(yōu)勢,VLAN技術(shù)也一樣,它的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面:  

            1. 增加了網(wǎng)絡(luò)連接的靈活性  

            借助VLAN技術(shù),能將不同地點(diǎn)、不同網(wǎng)絡(luò)、不同用戶組合在一起,形成一個虛擬的網(wǎng)絡(luò)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(fèi)用,特別是一些業(yè)務(wù)情況有經(jīng)常性變動的公司使用了VLAN后,這部分管理費(fèi)用大大降低。  

            2. 控制網(wǎng)絡(luò)上的廣播  

            VLAN可以提供建立防火墻的機(jī)制,防止交換網(wǎng)絡(luò)的過量廣播。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(jī), 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(yīng)用,減少廣播的產(chǎn)生。  

            3. 增加網(wǎng)絡(luò)的安全性  

            因?yàn)橐粋€VLAN就是一個單獨(dú)的廣播域,VLAN之間相互隔離,這大大提高了網(wǎng)絡(luò)的利用率,確保了網(wǎng)絡(luò)的安全保密性。人們在LAN上經(jīng)常傳送一些保密的、關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)。保密的數(shù)據(jù)應(yīng) 提供訪問控制等安全手段。一個有效和容易實(shí)現(xiàn)的方法是將網(wǎng)絡(luò)分段成幾個不同的廣播組,網(wǎng)絡(luò)管理員限制了VLAN中用戶的數(shù)量,禁止未經(jīng)允許而訪問VLAN中的應(yīng)用。交換端口可以基于應(yīng)用類型和訪問特權(quán)來進(jìn)行分組,被限制的應(yīng)用程序和資源一般置于安全性VLAN中。  

            四、VLAN網(wǎng)絡(luò)的配置實(shí)例  

            為了給大家一個真實(shí)的配置實(shí)例學(xué)習(xí)機(jī)會,下面就以典型的中型局域網(wǎng)VLAN配置為例向各位介紹目前最常用的按端口劃分VLAN的配置方法。  

            某公司有100臺計(jì)算機(jī)左右,主要使用網(wǎng)絡(luò)的部門有:生產(chǎn)部(20)、財(cái)務(wù)部(15)、人事部(8)和信息中心(12)四大部分,如圖1所示。  

            網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)為:整個網(wǎng)絡(luò)中干部分采用3臺Catalyst 1900網(wǎng)管型交換機(jī)(分別命名為:Switch1、Switch2和Switch3,各交換機(jī)根據(jù)需要下接若干個集線器,主要用于非VLAN用戶,如行政文書、臨時(shí)用戶等)、一臺Cisco 2514路由器,整個網(wǎng)絡(luò)都通過路由器Cisco 2514與外部互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接。  

            所連的用戶主要分布于四個部分,即:生產(chǎn)部、財(cái)務(wù)部、信息中心和人事部。主要對這四個部分用戶單獨(dú)劃分VLAN,以確保相應(yīng)部門網(wǎng)絡(luò)資源不被盜用或破壞。  

            現(xiàn)為了公司相應(yīng)部分網(wǎng)絡(luò)資源的安全性需要,特別是對于像財(cái)務(wù)部、人事部這樣的敏感部門,其網(wǎng)絡(luò)上的信息不想讓太多人可以隨便進(jìn)出,于是公司采用了 VLAN的方法來解決以上問題。通過VLAN的劃分,可以把公司主要網(wǎng)絡(luò)劃分為:生產(chǎn)部、財(cái)務(wù)部、人事部和信息中心四個主要部分,對應(yīng)的VLAN組名為: Prod、Fina、Huma、Info,各VLAN組所對應(yīng)的網(wǎng)段如下表所示。  

            VLAN 號  

            VLAN 名 端口號  

            2 Prod Switch 1 2-21  

            3 Fina Switch2 2-16  

            4 Huma Switch3 2-9  

            5 Info Switch3 10-21  

            【注】之所以把交換機(jī)的VLAN號從"2"號開始,那是因?yàn)榻粨Q機(jī)有一個默認(rèn)的VLAN,那就是"1"號VLAN,它包括所有連在該交換機(jī)上的用戶。  

            VLAN的配置過程其實(shí)非常簡單,只需兩步:(1)為各VLAN組命名;(2)把相應(yīng)的VLAN對應(yīng)到相應(yīng)的交換機(jī)端口。  

            下面是具體的配置過程:  

            第1步:設(shè)置好超級終端,連接上1900交換機(jī),通過超級終端配置交換機(jī)的VLAN,連接成功后出現(xiàn)如下所示的主配置界面(交換機(jī)在此之前已完成了基本信息的配置):  

            1 user(s) now active on Management Console.  

            User Interface Menu  

            [M] Menus  

            [K] Command Line  

            [I] IP Configuration  

            Enter Selection:  

            【注】超級終端是利用Windows系統(tǒng)自帶的"超級終端"(Hypertrm)程序進(jìn)行的,具體參見有關(guān)資料。  

            第2步:單擊"K"按鍵,選擇主界面菜單中"[K] Command Line"選項(xiàng) ,進(jìn)入如下命令行配置界面:  

            CLI session with the switch is open.  

            To end the CLI session,enter [Exit ].  

            此時(shí)我們進(jìn)入了交換機(jī)的普通用戶模式,就象路由器一樣,這種模式只能查看現(xiàn)在的配置,不能更改配置,并且能夠使用的命令很有限。所以我們必須進(jìn)入"特權(quán)模式"。  

            第3步:在上一步">"提示符下輸入進(jìn)入特權(quán)模式命令"enable",進(jìn)入特權(quán)模式,命令格式為">enable",此時(shí)就進(jìn)入了交換機(jī)配置的特權(quán)模式提示符:  

            #config t  

            Enter configuration commands,one per line.End with CNTL/Z  

            (config)#  

            第4步:為了安全和方便起見,我們分別給這3個Catalyst 1900交換機(jī)起個名字,并且設(shè)置特權(quán)模式的登陸密碼。下面僅以Switch1為例進(jìn)行介紹。配置代碼如下:  

            (config)#hostname Switch1  

            Switch1(config)# enable password level 15 XXXXXX  

            Switch1(config)#  

            【注】特權(quán)模式密碼必須是4~8位字符這,要注意,這里所輸入的密碼是以明文形式直接顯示的,要注意保密。交換機(jī)用 level 級別的大小來決定密碼的權(quán)限。Level 1 是進(jìn)入命令行界面的密碼,也就是說,設(shè)置了 level 1 的密碼后,你下次連上交換機(jī),并輸入 K 后,就會讓你輸入密碼,這個密碼就是 level 1 設(shè)置的密碼。而 level 15 是你輸入了"enable"命令后讓你輸入的特權(quán)模式密碼。   {{分頁}}

            第5步:設(shè)置VLAN名稱。因四個VLAN分屬于不同的交換機(jī),VLAN命名的命令為" vlan vlan號 name vlan名稱 ,在Switch1、Switch2、Switch3、交換機(jī)上配置2、3、4、5號VLAN的代碼為:  

            Switch1 (config)#vlan 2 name Prod 
            Switch2 (config)#vlan 3 name Fina 
            Switch3 (config)#vlan 4 name Huma 
            Switch3 (config)#vlan 5 name Info  

            【注】以上配置是按表1規(guī)則進(jìn)行的。 

            第6步:上一步我們對各交換機(jī)配置了VLAN組,現(xiàn)在要把這些VLAN對應(yīng)于表1所規(guī)定的交換機(jī)端口號。對應(yīng)端口號的命令是"vlan- membership static/ dynamic VLAN號 "。在這個命令中"static"(靜態(tài))和"dynamic"(動態(tài))分配方式兩者必須選擇一個,不過通常都是選擇"static"(靜態(tài))方式。 VLAN端口號應(yīng)用配置如下:  

           ?。?). 名為"Switch1"的交換機(jī)的VLAN端口號配置如下:  


            Switch1(config)#int e0/2 
            Switch1(config-if)#vlan-membership static 2 
            Switch1(config-if)#int e0/3 
            Switch1(config-if)#vlan-membership static 2 
            Switch1(config-if)#int e0/4 
            Switch1(config-if)#vlan-membership static 2 
            …… 
            Switch1(config-if)#int e0/20 
            Switch(config-if)#vlan-membership static 2 
            Switch1(config-if)#int e0/21 
            Switch1(config-if)#vlan-membership static 2 
            Switch1(config-if)# 


            【注】"int"是"nterface"命令縮寫,是接口的意思。"e0/3"是"ethernet 0/2"的縮寫,代表交換機(jī)的0號模塊2號端口。  

            (2). 名為"Switch2"的交換機(jī)的VLAN端口號配置如下:  

            Switch2(config)#int e0/2 
            Switch2(config-if)#vlan-membership static 3 
            Switch2(config-if)#int e0/3 
            Switch2(config-if)#vlan-membership static 3 
            Switch2(config-if)#int e0/4 
            Switch2(config-if)#vlan-membership static 3 
            …… 
            Switch2(config-if)#int e0/15 
            Switch2(config-if)#vlan-membership static 3 
            Switch2(config-if)#int e0/16 
            Switch2(config-if)#vlan-membership static 3 
            Switch2(config-if)# 

           ?。?). 名為"Switch3"的交換機(jī)的VLAN端口號配置如下(它包括兩個VLAN組的配置),先看VLAN 4(Huma)的配置代碼:  

            Switch3(config)#int e0/2 
            Switch3(config-if)#vlan-membership static 4 
            Switch3(config-if)#int e0/3 
            Switch3(config-if)#vlan-membership static 4 
            Switch3(config-if)#int e0/4 
            Switch3(config-if)#vlan-membership static 4 
            …… 
            Switch3(config-if)#int e0/8 
            Switch3(config-if)#vlan-membership static 4 
            Switch3(config-if)#int e0/9 
            Switch3(config-if)#vlan-membership static 4 
            Switch3(config-if)# 

            下面是VLAN5(Info)的配置代碼:  

            Switch3(config)#int e0/10 
            Switch3(config-if)#vlan-membership static 5 
            Switch3(config-if)#int e0/11 
            Switch3(config-if)#vlan-membership static 5 
            Switch3(config-if)#int e0/12 
            Switch3(config-if)#vlan-membership static 5 
            …… 
            Switch3(config-if)#int e0/20 
            Switch3(config-if)#vlan-membership static 5 
            Switch3(config-if)#int e0/21 
            Switch3(config-if)#vlan-membership static 5 
            Switch3(config-if)# 

            好了,我們已經(jīng)按表1要求把VLAN都定義到了相應(yīng)交換機(jī)的端口上了。為了驗(yàn)證我們的配置,可以在特權(quán)模式使用"show vlan"命令顯示出剛才所做的配置,檢查一下是否正確。  

            以上是就Cisco Catalyst 1900交換機(jī)的VLAN配置進(jìn)行介紹了,其它交換機(jī)的VLAN配置方法基本類似,參照有關(guān)交換機(jī)說明書即可。  

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