交換機在以太網(wǎng)中的應(yīng)用，解決了集線器所不能解決的沖突域的問題，但傳統(tǒng)的交換技術(shù)并不能有效的抑制廣播幀，即當(dāng)接入交換機的一臺設(shè)備向交換機發(fā)送了廣播幀后，交換機將會把收到的廣播幀轉(zhuǎn)發(fā)到所有交換機其它端口相連的設(shè)備上，造成網(wǎng)絡(luò)上通信流量劇增，甚至導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)崩潰。

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此外，在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，由于用戶能夠訪問網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備，所以網(wǎng)絡(luò)的安全性得不到保障。

為此，20世紀90年代中期出現(xiàn)了交換機VLAN技術(shù)來解決上述兩個問題。

疑問:為什么不用路由器解決上述兩個問題?
事實上我們的確可以使用路由器解決上述兩個問題，但是其性能較低。路由器的主要功能是實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)路由，并不能提供快速高效的分組轉(zhuǎn)發(fā)。

交換機中的VLAN技術(shù)

VLAN是Virtual Local Area Network(虛擬局域網(wǎng))的簡稱，是一個在物理網(wǎng)絡(luò)上劃分出來的邏輯網(wǎng)絡(luò)。VLAN技術(shù)是一種將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地劃分成一個個網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的技術(shù)。

VLAN技術(shù)具有如下特征:

• VLAN與由物理位置決定的傳統(tǒng)LAN有著本質(zhì)的不同，不受網(wǎng)絡(luò)物理位置的限制，可跨越多個物理網(wǎng)絡(luò)、多臺交換機?？蓪⒕W(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備按功能劃分成多個邏輯工作組，每組為一個VLAN

• 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)狡渌黇LAN中去，因此VLAN可以隔離廣播信息，每個VLAN為一個廣播域，用戶可以通過劃分VLAN的方法來限制廣播域，以防止廣播風(fēng)暴的發(fā)生。

• 劃分VLAN可有效地提升帶寬，我們可以將網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備按業(yè)務(wù)功能劃分成多個邏輯工作組，每一組為一個VLAN。這樣，日常的通信交流信息絕大部分被限制在一個VLAN內(nèi)部，使得帶寬得到有效利用。

• VLAN均由軟件實現(xiàn)定義與劃分，使得建立與重組VLAN十分靈活。當(dāng)一個VLAN中增加、刪除或修改用戶時不必從物理位置上調(diào)整網(wǎng)絡(luò)。

VLAN的分類:

• 基于端口的VLAN

• 基于MAC地址的VLAN

• 基于IP地址的VLAN

• 基于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的VLAN

• 基于IP組播的VLAN

VLAN數(shù)據(jù)幀標(biāo)識

傳統(tǒng)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀不能對VLAN或子網(wǎng)進行標(biāo)識，VLAN幀的標(biāo)識是在每個數(shù)據(jù)幀內(nèi)放入一個唯一性的標(biāo)識符。沒太交換機都檢查這個數(shù)據(jù)幀的VLAN標(biāo)識，以決定該數(shù)據(jù)幀所屬的VLAN，交換機可做出相應(yīng)的判斷，將該數(shù)據(jù)幀送到該VLAN內(nèi)的目的端口。

此外，交換機還得負責(zé)在數(shù)據(jù)幀在被送到接收設(shè)備之前，將VLAN信息刪掉。因為含VLAN信息的數(shù)據(jù)幀并不是標(biāo)準的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。

VLAN數(shù)據(jù)幀的標(biāo)識方法有:ISL(思科專用)、IEEE802.1q(國際標(biāo)準)、LANE等。最具代表性的是IEEE802.1q和ISL.

一般的數(shù)據(jù)幀格式如下:

采用IEEE 802.1q方法標(biāo)識的數(shù)據(jù)幀格式如下:

• PID 標(biāo)識所采用的協(xié)議 其值為0x8100

• CI 內(nèi)含12位的VLAN標(biāo)識 可用的VLAN個數(shù)為 2^12 -2 = 4094個，其中0和4095不用

• 幀檢測序列會被重新計算

采用ISL方法標(biāo)識的數(shù)據(jù)幀格式如下:

• ISL 包頭 包含VLAN標(biāo)識信息

• VLAN數(shù)據(jù)幀檢測序列 對從ISL包頭到原檢測序列為止

VLAN技術(shù)中的端口

VLAN的端口有兩種類型:

• Access端口
  只能屬于一個VLAN，并且是通過手工設(shè)置指定VLAN的。這個端口不能直接從另一個VLAN接收信息，也不能向其它VLAN發(fā)送信息。

• Trunk端口
  默認情況下是屬于本交換機所有VLAN的。能夠轉(zhuǎn)發(fā)所有VLAN的幀。也可以通過設(shè)置許可VLAN列表(allowed-vlans)來加以限制。

交換機中的端口默認工作在二層模式下的Access模式。