目前的技术条件下组建大型局域网或城域网,可以有两种结构:一种是基于分布路由器的标准TCP/IP结构,或叫Internet结构;另一种是基于VLAN的全交换网络结构。VLAN即虚拟网段。最近一段时间,涉及到VLAN的话题越来越多,许多人对VLAN的使用表示出了浓厚的兴趣。笔者认为,对VLAN的认识要有全面性,不能盲目崇拜,片面追求,在欣赏VLAN的优点的同时,对VLAN的必要性、可行性以及VLAN对网络带来的影响要有足够的认识。
一、采用VLAN的好处
在TCP/IP协议的规范中,没有VLAN的定义。当第二层网络交换机发展到一定程度的时候,传统的路由器由于在性能上的不足,它作为网络节点的统治地位受到了很大的挑战。既然传统路由器是网络的瓶颈,而交换机又有如此优越的性能,为什么不用交换机取代传统路由器,来构造网络呢?
但是,我们都知道,位于协议第2层的交换机虽然能隔离碰撞域,提高每一个端口的性能,但并不能隔离广播域,不能进行子网划分,不能构造网络的层次结构,更无法形成网络的管理策略,因为这些功能全都属于网络的第三层———网络层。
因此,如果只用交换机来构造一个大型计算机网络,将会形成一个巨大的、平面的广播域,结果是,网络的性能反而降低以至无法工作,网络的管理束手无策,这样的网络是不可想象的。
按照TCP/IP的原理,一般来说,广播域越小越好,一般不应超过200个站点。那么,如何在一个平面的交换网络中划分广播域呢?交换机的设计者们借鉴了路由结构中子网的思路,得出了虚网的概念,即通过对平面网络中的IP地址或MAC地址或交换端口进行划分,使之分属于不同的部分,每一个部分形成一个虚拟的局域网络,共享一个单独的广播域。这样就可以把一个平面的大型交换网络划分为许多个独立的广播域,即VLAN。
可见,VLAN的主要作用是隔离网络的广播域。其结果产生了一个有趣的功能 ,使得网络上不同交换位置的站点,可以处在一个VLAN之内,像一个子网一样地 共享一个广播域,从而在组网时,可以打破传统的分布路由结构的网络中那种地 理界限,将同一地理位置的站点组在不同的网段,或将不同地理位置的站点组在 同一个网段。这就是VLAN带来的最大好处。
二、采用VLAN的两个矛盾
由此可见,VLAN的特点就是组网的灵活性,即可以进行灵活的网段划分。至 于其安全性,因为一个VLAN在逻辑上等同于一个传统的路由网段
,即代表一个广 播域,所以从根本上说与子网的安全性没有什么不同。只是在实现上,传统的路 由网段是自然天成的物理结构,而VLAN是通过对交换机的设置而人为实现的,反 而在工作的稳定性方面不如传统的子网。随着路由器性能的不断提高,如今的路 由器已与交换机的处理速度相差无几。VLAN所表现的灵活性通过路由器的虚拟专 用网络(VPN)技术或相应的路由策略技术都可以实现,使得VLAN的必要性不是那 么充分。
有一个重要问题不可回避:VLAN之间如何通信?显然不能再通过第2层交换机 。那样的话,广播域又合并到一起了,其必经之路是路由器。这样的结果是,本 来企图通过VLAN的划分,来使用交换机代替路由器组建大型网络,以提高网络的 性能,可是又回到路由器上来了,这就是VLAN的一大矛盾。
目前,VLAN之间的通讯大多是通过中心路由器完成的。这也是保证VLAN组网 灵活性的惟一办法。所有的VLAN都经过中心路由器(当然可以配置备份的中心路 由器),也就是所有的广播都经过中心路由器,这样中心路由器就承受了更大的 压力。当VLAN之间的通讯量较大时,中心路由器就成了网络的瓶颈,并且一旦中 心路由器失效,所有VLAN之间的通讯将无法进行。这是VLAN存在的另一个矛盾。
三、VLAN对网络带来的影响
标准的TCP/IP分布路由网络(比如Internet)的特点是运行稳定和扩展容易 ,VLAN不是TCP/IP标准协议规范的内容,基于VLAN的交换网络与基于分布路由的 标准Internet模式的网络,在物理构造上有所不同。一旦VLAN大规模应用于一个 交换网络,就决定了这个网络的基本结构,网络的扩展只能是继续VLAN下去,而 随着网络的扩展,VLAN的复杂程度将会成倍地增长,网络的效率和稳定性将同步 下降,使得网络的扩展不易。
目前VLAN技术还没有形成统一的标准,各厂家VLAN的实现存在着很大的差异 ,不能实现VLAN的识别和互通,限制了用户对于网络设备的选择权和发展权,也 限制了网络的灵活性。
VLAN的划分和管理将给网络管理带来很大的复杂性。VLAN原理与标准路由器 的结合性不好,在地址配置、虚网管理、网络控制等方面,与Internet模式相比 ,存在很大的不一致性,其网络管理与流行的网络管理也存在很大区别。
四、何种情况适合VLAN
不可否认,VLAN也有其诱人的特长,比如上面提到的异地组成同一虚网,或 同一地点组成不同的虚网。但是一方面对于应用来说,这并不是解决问题的惟一 选择,通过VPN或路由策略完全可以达到同样的应用效果;另一方面,由于VLAN而 带来的不利因素实在太多。所以,一般情况下,VLAN的使用得不偿失。在进行网 络设计和网络规划时,我们不应只被VLAN虚华的一面所吸引,而应更多地去认识 其本来的面目,谨慎地使用。
只有一种情况适合做VLAN,即网络的站点数在几百个左右的规模,采用全交 换加中心路由器的结构,按照相应的原则划分子网,各子网之间的通讯量很少, 主要是子网内部的通讯,这时VLAN才会表现出其独特的优点。
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