计算机网络原理 虚拟局域网的实现技术
虚拟局域网技术在计算机网络中的应用
虚拟局域网技术在计算机网络中的应用虚拟局域网技术（Virtual Local Area Network，VLAN）是一种利用交换机技术实现的局域网划分技术，可以将一个物理局域网划分成多个逻辑上的局域网，从而实现不同部门或功能组的隔离和管理。
虚拟局域网技术在计算机网络中有着广泛的应用，可以提高网络的安全性、灵活性和管理效率，本文将详细探讨虚拟局域网技术在计算机网络中的应用。
一、虚拟局域网技术概述虚拟局域网技术是一种基于交换机技术实现的局域网划分技术，可以将同一台交换机上的不同端口划分成多个逻辑上的局域网。
在虚拟局域网中，相互通信的设备并不要求连接在同一个物理网段上，而是通过交换机将彼此连接起来，从而实现了网络的逻辑划分和管理。
1. 提高网络的安全性虚拟局域网技术可以提高网络的安全性，主要体现在以下几个方面：虚拟局域网技术可以将不同部门或功能组的设备划分到不同的虚拟局域网中，实现彼此之间的隔离。
这样一来，即使是在同一物理网络中，也可以阻止不同部门或功能组之间的直接通信，从而有效减少了内部网络攻击的可能性。
虚拟局域网技术还可以通过VLAN间的ACL（Access Control List）来限制不同虚拟局域网之间的通信，从而进一步提高了网络的安全性。
管理员可以通过ACL来配置不同VLAN 之间的通信规则，只允许必要的通信流量通过，拦截潜在的安全威胁。
2. 灵活实现业务划分虚拟局域网技术可以根据不同的业务需求，将网络划分成多个虚拟局域网，并保持彼此之间的隔离。
在企业网络中，通过虚拟局域网技术可以很灵活地实现不同部门或业务之间的隔离和管理，满足企业对网络管理和安全的需求。
3. 简化网络管理虚拟局域网技术可以帮助管理员更加方便地进行设备的添加、删除和移动。
在传统的网络中，设备的变动可能需要重新调整物理拓扑结构，而通过虚拟局域网技术，管理员可以直接通过交换机端口上的VLAN配置来实现设备的移动和管理，极大地简化了网络管理的难度。
网络虚拟化的原理与实现
网络虚拟化的原理与实现网络虚拟化是一种技术，通过在计算机网络中创建虚拟的资源，实现对网络资源的管理和分配，提高网络的可靠性和灵活性。
本文将介绍网络虚拟化的原理和实现方法。
一、网络虚拟化的原理网络虚拟化的原理是将物理网络资源划分为多个虚拟网络，每个虚拟网络拥有独立的网络拓扑结构和资源分配策略。
这样可以将一个物理网络划分为多个逻辑上独立的网络，实现在同一物理基础设施上运行多个虚拟网络的效果。
1. 虚拟网络的划分网络虚拟化的第一步是将物理网络划分为多个虚拟网络。
这可以通过使用虚拟化软件或硬件来实现。
虚拟化软件可以在一台物理服务器上运行多个虚拟机，每个虚拟机拥有独立的操作系统和网络资源。
虚拟化硬件可以将一台物理交换机划分为多个虚拟交换机，每个虚拟交换机拥有独立的网络拓扑结构和管理策略。
2. 虚拟网络的连接虚拟网络之间的连接可以通过虚拟交换机或隧道协议来实现。
虚拟交换机可以将虚拟机连接到不同的虚拟网络中，实现虚拟机之间的通信。
隧道协议可以在不同的物理网络之间建立虚拟网络连接，实现虚拟网络之间的通信。
3. 虚拟网络的管理虚拟网络的管理包括对虚拟网络资源的分配和监控。
分配资源可以根据虚拟网络的需求来进行，包括带宽、存储和计算资源等。
监控资源可以实时监测虚拟网络的使用情况，及时调整资源分配策略，以提高网络的性能和可靠性。
二、网络虚拟化的实现方法网络虚拟化的实现方法有多种，下面将介绍几种常见的方法。
1. 虚拟局域网（VLAN）虚拟局域网是一种常见的网络虚拟化技术，它通过在交换机上配置虚拟局域网标识，实现将物理网络划分为多个逻辑上独立的网络。
每个虚拟局域网可以配置不同的网络策略和安全机制，实现对网络流量的隔离和控制。
2. 虚拟专用网络（VPN）虚拟专用网络是一种通过公共网络来实现私有网络连接的技术。
它利用加密和隧道协议来实现安全的网络通信。
虚拟专用网络可以将不同地理位置的网络连接起来，形成一个虚拟局域网。
3. 虚拟交换机（VSwitch）虚拟交换机是一种软件定义网络（SDN）技术，在虚拟化环境中提供网络交换功能。
虚拟局域网组网技术
互换机与路由器之间使用
ISL帧格式
❖ 封装技术（Encapsulated） ❖ 协议无关旳（Protocol independent） ❖ 将原有旳帧封装在新旳帧中
采用802.1Q旳Trunk
802.1Q帧格式
❖ 标识技术（Tagged） ❖ 协议有关旳（Protocol dependent） ❖ 在原有帧中添加一种字段
❖ cisco网络中，互换机在局域网中最终稳定状态旳接口类型 主要有四种：access / trunk / multi / dot1q-tunnel。
❖ 1、access: 主要用来接入终端设备，如PC机、服务器、 打印服务器等。
❖ 2、trunk: 主要用在连接其他互换机，以便在线路上承载多 种VLAN。
Switch2 Interfaces
From
To
FastEthernet 0/1
B1
FastEthernet 0/2
B2
FastEthernet 0/11
Switch1, FastEthernet 0/11
❖ 主机IP地址配置
PC主机 A1 A2 A3 B1 B2
IP地址 192.168.1.1 192.168.1.2 192.168.1.3 192.168.1.4 192.168.1.5
❖ 3、multi: 在一种线路中承载多种vlan，但不像trunk，它不 对承载旳数据打标签。主要用于接入支持多vlan旳服务器 或者某些网络分析设备。目前基本不使用此类接口，在 Cisco旳网络设备中，也基本不支持此类接口了。
❖ 4、dot1q-tunnel: 用在Q-in-Q隧道配置中。
Cisco互换机接口模式旳设置
计算机网络 虚拟局域网工作原理
计算机网络虚拟局域网工作原理当VLAN交换机从工作站接收到数据后，会对数据的部分内容进行检查，并与一个VLAN 配置数据库（该数据库含有静态配置的或者动态学习而得到的MAC地址等信息）中的内容进行比较后，确定数据去向。
如果数据要发往一个VLAN设备（VLAN-aware），一个标记（Tag）或者VLAN标识就被加到这个数据上，根据VLAN标识和目的地址，VLAN交换机就可以将该数据转发到同一VLAN上适当的目的地；如果数据发往非VLAN设备（VLAN-unaware），则VLAN交换机发送不带VLAN标识的数据。
根据VLAN的4种划分方法，其每种划分的工作原理也有所不同。
具体所述如下：1．MAC地址静态登记方式MAC地址静态登记方式是预先在VLAN交换机中设置好一张地址列表，这张表包含工作站的MAC地址及LAN交换机的端口号、VLAN ID等信息，当工作站第一次在网络上发广播包时，交换机就将这张表的内容一一对应起来，并对其他交换机广播。
这种方式的缺点在于，网络管理员要不断修改和维护MAC地址静态条目列表，且大量的MAC地址静态条目列表的广播信息易导致主干网络拥塞。
2．帧标签方式帧标签方式采用的是标签（tag）技术，即在每个数据包上都加上一个标签，用来标明数据包属于哪个VLAN，这样，VLAN交换机就能够将来自不同VLAN的数据流复用到相同的VLAN交换机上。
这种方式存在一个问题，即每个数据包加上标签，使得网络的负载也相应增加了3．虚连接方式网络用户A和B第一次通信时，发送地址解析（ARP）广播包，VLAN交换机将学习到的MAC和所连接的VLAN交换机的端口号保存到动态条目MAC地址列表中，当A和B传送数据传时，VLAN交换机从其端口收到的数据包中识别出目的MAC地址，查动态条目MAC 地址列表，得到目的站点所在的VLAN交换机端口，这样两个端口间就建立起一条虚连接，数据包就可从源端口转发到目的端口。
计算机网络中的网络虚拟化与网络功能虚拟化
计算机网络中的网络虚拟化与网络功能虚拟化在计算机网络中，网络虚拟化和网络功能虚拟化是两个重要的概念。
它们的出现和发展，为网络的运营和管理带来了许多便利，并提供了更高效和灵活的网络服务。
本文将详细介绍网络虚拟化和网络功能虚拟化的定义、原理、优势以及应用场景。
一、网络虚拟化网络虚拟化是指将一台物理网络（或其部分）划分为多个逻辑网络，使得每个逻辑网络都能够独立地运行和管理。
通过虚拟化技术，物理网络资源（如带宽、交换机、路由器等）可以被划分为多个虚拟网络，每个虚拟网络可以有自己的网络拓扑结构、传输规则和安全策略。
这种虚拟化的方式，使得不同用户或应用可以共享同一物理网络，并且彼此之间不会相互干扰。
网络虚拟化的原理通常涉及到两个关键技术：虚拟局域网（VLAN）和虚拟路由器（VRouter）。
VLAN是通过在交换机上划分多个虚拟局域网来实现的，不同的VLAN可以隔离开，互不干扰。
而VRouter则可以在同一台物理路由器上运行多个虚拟路由实例，每个实例对应一个虚拟网络，实现了不同网络之间的隔离和独立管理。
网络虚拟化的优势主要表现在以下几个方面：1.资源利用率提高：通过网络虚拟化，物理网络资源可以被有效地划分和共享，提高了网络资源的利用率。
不同用户或应用可以共享同一物理网络，减少了资源浪费。
2.运营和管理灵活性增强：通过网络虚拟化，网络管理员可以灵活地对网络进行配置和管理。
不同虚拟网络之间的网络拓扑结构、传输规则和安全策略可以独立设置，不会相互干扰。
3.故障隔离和恢复能力强：由于不同虚拟网络之间是独立的，当某个虚拟网络出现故障时，其他虚拟网络不会受到影响，可以进行自主的隔离和恢复。
4.提供虚拟网络功能：网络虚拟化可以提供一些虚拟网络功能，如虚拟防火墙、虚拟负载均衡等，满足不同用户或应用的需求。
网络虚拟化的应用场景非常广泛。
企业可以利用网络虚拟化技术，将不同的部门或业务分配到不同的虚拟网络中，提供独立的网络服务。
云计算中心可以通过网络虚拟化，为不同的用户提供安全、可靠的网络连接。
虚拟局域网技术在计算机网络中的应用
虚拟局域网技术在计算机网络中的应用虚拟局域网（Virtual Local Area Network，VLAN）技术是现代计算机网络中广泛应用的一种技术，它可以将单个局域网内的设备划分成多个逻辑上的子网络，从而提高网络管理的灵活性和安全性。
在计算机网络中，虚拟局域网技术被广泛用于企业、学校、数据中心等各类组织的网络架构中，为网络的安全、性能和管理提供了重要的支持。
一、虚拟局域网技术的基本原理虚拟局域网技术的基本原理是将单个物理的局域网划分成多个逻辑上的子网，每个子网都可以独立配置和管理。
通过虚拟局域网技术，网络管理员可以根据网络的需求将不同的设备划分到不同的虚拟局域网中，从而实现对网络流量的灵活控制和管理。
虚拟局域网技术的主要技术特点包括：1. 端口划分：通过设置交换机端口的VLAN属性，可以将不同的端口划分到不同的虚拟局域网中，从而实现对不同网络设备的划分和管理；2. VLAN标记：在数据包的头部添加VLAN标记，用来识别不同的虚拟局域网，并实现不同VLAN间的隔离和通信；3. 路由器: 通过路由器的VLAN支持，可以实现不同VLAN之间的通信和流量控制。
二、虚拟局域网技术的应用1. 基于部门的网络划分在企业内部，不同部门可能拥有不同的网络需求和安全策略。
通过虚拟局域网技术，可以将不同部门的设备划分到不同的虚拟局域网中，实现部门间的隔离和通信控制。
财务部门的设备可以划分到独立的虚拟局域网中，保护重要财务数据的安全。
2. 数据中心网络划分在大型数据中心中，虚拟局域网技术可以帮助管理员实现对不同服务器和存储设备的划分和管理。
通过划分不同的虚拟局域网，可以实现对不同业务系统的隔离和流量控制，提高数据中心网络的灵活性和可管理性。
4. 虚拟专用网络（VPN）的应用虚拟局域网技术可以与虚拟专用网络（VPN）技术相结合，实现远程办公和跨地域网络的连接。
通过在虚拟局域网中设置VPN接入点，可以为远程用户提供安全的网络访问，实现远程办公和分布式团队的协作。
虚拟局域网技术的实现及目的
虚拟局域网技术的实现及目的[摘要]现今社会网络急剧发展，局域网的规模不断扩大，那么大型的、超大型的局域网在组建时，考虑到网络的效益和安全，使用了一种新技术VLAN 技术。
本论文主要介绍使用这种技术组建虚拟局域网的主要目的、意义和实现方法。
标签：三层交换广播风暴网络阻塞网络拓扑结构ISO七层模型(一)局域网中的虚拟局域网的目的虚拟网技术(VLAN，Virtual Local AreaNetwork)的产生主要源于广播。
广播在网络中起着非常重要的作用，如发现新设备、调整网络路径、IP地址租赁等等，许多网络协议都要用到广播。
然而，随着网络内计算机数量的增多，广播包的数量也会急剧增加，当广播包的数量占到通讯总量的30％时，网络的传输效率将会明显下降。
所以，当局域网内的计算机达到一定数量后(一般在150～200台内)，就要采用划分VLAN的方法将网络分隔开，将一个大的广播域划分为若干个小的广播域，以减小广播可能造成的危害。
为了避开广播风暴就应该用一种技术，给一个大的网络分成几个小的网络，这必须在三层交换机或路由器划分，这是几个虚拟的小网，实际还是一个大网络，每个小网内进行广播，就不会出现因为网络风暴引起的网络阻塞。
还有另一个更大的优点是可以将一个企业的数据库、财务及各部门的信息分开，达到保护信息的一种手段。
这就是实现VLAN重要目的，(二)VLAN的重要意义VLAN中的成员与其物理位置无关，既可连接至同一台交换机，也可连接至不同交换机，来降低移动和变更的管理成本。
而且VLAN的实现更具有以下意义。
1控制广播。
由于所有的广播都只在本VLAN内进行，而不再扩散到其他VLAN上，所以，把较大的网络适当地划分成若干较小的VLAN，将大大减少广播对网络带宽的占用，从而提高网络传输效率，并有效地避免广播风暴的产生以及在整个网络的蔓延。
2支持多媒体技术和高效组播控制。
组播技术是支持多媒体应用的有效手段，在交换机中用组播组动态定义VLAN，并自动把组播报文只复制给同一VLAN中的终端，可大大提高多媒体数据传输的实时性，更有效地使用带宽，降低网络因拥挤而阻塞的可能性。
VLAN技术
VLAN技术1.VLAN的定义VLAN（Virtual Local Area Network，VLAN）即虚拟局域网，是一种近年来在计算机通信领域内逐渐发展起来的一种网络技术。
VLAN是将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成网段，从而实现虚拟工作组的一种技术。
它在广播抑制、动态组网等方面具有其他网络无法比拟的优越性，因此得到了长足的发展。
2.VLAN的实现原理与主要特征2.1 VLAN的实现原理是VLAN的实现原理是：当VLAN交换机从工作站接收到数据后，将对数据的部分内容进行检查，并与一个VLAN配置数据库（该数据库含有静态配置的或者动态学习而得到的MAC地址等信息）中的内容进行比较，然后确定数据去向。
如果数据要发往一个VLAN设备（VLAN-aware），则给这个数据加上一个标记（Tag）或者VLAN标识，根据VLAN标识和目的地址，VLAN交换机就可以将该数据转发到同一VLAN上适当的目的地；如果数据发往非VLAN设备（VLAN-unaware），则VLAN交换机发送不带VLAN标识的数据。
2.2 VLAN的主要功能2.2.1 广播抑制功能为了防止大量用户发送消息时形成广播风暴，避免造成整个网络性能下降甚至瘫痪，虚拟网技术将广播域按需要分成更小的、各自独立的VLAN。
这样能够使网络中广播包在消耗带宽中所占的比例大大降低，从而使网络性能得到显著提高。
2.2.2 动态网络功能在虚拟环境下，某一个VLAN成员与该VLAN仅仅是逻辑上的关系，而与地理位置无关。
因此，可以很方便地加入或撤除VLAN，克服了使用传统路由器隔离广播信息的方法所带来的问题。
2.2.3 网络安全功能根据安全需要，虚拟技术可以将不同层次的用户群划分为不同的VLAN，对不同用户之间的通信进行限制。
虚拟网之间的通信是通过路由技术实现的。
它能够使双方不知道彼此具体的MAC地址，从而消除通信双方直接连接的可能性，使网络安全性得到很大提高，还可以通过路由技术的包过滤等功能来进一步提高网络安全性2.3 VLAN的主要特征（1）所有成员组成一个VLAN。
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计算机网络原理虚拟局域网的实现技术
虚拟局域网的概念是从传统局域网中引申出来的。
因此，虚拟局域网在功能和操作上与传统局域网基本相同。
虚拟局域网与传统局域网相比的主要区别在于虚拟局域网的组网方法与传统局域网不同。
虚拟局域网的一组结点可以位于不同的物理网段上，但是并不受物理位置的束缚，相互之间的通信就像在同一个局域网中一样。
虚拟局域网可以跟踪结点位置的变化，当结点的物理位置发生改变时，并不需要人工重新配置。
所以，虚拟局域网的组网方法十分灵活。
因为交换技术涉及网络的多个层次，所以，虚拟网络也可以在网络的不同层次上实现。
不同虚拟局域网组网方法的区别，主要表现在对虚拟局域网成员的定义方法上，通常有以下四种：
用交换机端口号定义虚拟局域网
早期的虚拟局域网大多都是根据局域网交换机的端口来定义虚拟局域网成员的。
虚拟局域网从逻辑上把局域网交换机的端口划分为不同的虚拟子网，各个虚拟子网相对独立。
如图5-10所示为其结构示意图。
图中局域网交换机端口1、2、3、4、8组成VLAN1，端口5、6、7、9组成VLAN2。
图5-10 用局域网交换机端口号定义虚拟局域网
虚拟局域网也可以跨越多个交换机。
如图5-11所示。
局域网交换机1的端口1、2、3、4、8和局域网交换机2的端口2、3、4、7、8组成VLAN1，局域网交换机1的端口5、6、7、9和局域网交换机2的端口1、5、6、9组成VLAN2。
图5-11 用局域网交换机端口号定义虚拟局域网
用局域网交换机端口划分虚拟局域网是最常用的方法。
但单纯用端口定义虚拟局域网时，不允许不同的虚拟局域网包含相同的物理网段或交换端口。
即若一台交换机的一个端口属于VLAN1后，就不能再属于VLAN2。
用端口定义虚拟局域网的主要缺点是：当用户从一个端口移动到另一个端口时，网络管理者必须对虚拟局域网成员进行重新配置。
●用MAC地址定义虚拟局域网
第二种定义虚拟局域网的方法是用结点的MAC地址来定义虚拟局域网，它具有自身的优点。
因为MAC地址是与硬件相关的地址，所以用MAC地址定义的虚拟局域网，允许结点移动到网络中的其他物理网段。
由于它的MAC地址不变，所以该结点将自动保持原来的虚拟局域网成员的地位。
从这个角度来说，基于MAC地址定义的虚拟局域网可以看作是基于用户虚拟局域网。
用MAC地址定义虚拟局域网的缺点是：要求所有的用户在初始阶段必须配置到至少一个虚拟局域网中，初始配置由人工完成，随后就可以自动跟踪用户。
但在在规模网络中，初始化时把上千个用户配置到某个虚拟局域网显然是很麻烦的。
●用网络层地址定义虚拟局域网
第三种定义虚拟局域网的方法是使用结点的网络层地址来定义虚拟局域网，如用IP地址来定义虚拟局域网，它也具有自身的优点。
首先，它允许按照协议类型来组成虚拟局域网，这种方法有利于组成基于服务或应用的虚拟局域网。
同时，用户可以随意移动工作站而无需重新配置网络地址，这对于TCP/IP协议的用户是特别有利的。
与前面所述的两种方法相比，用网络层地址定义虚拟局域网方法的缺点是性能较差。
检查网络层地址比检查MAC地址要花费更多的时间，因此，用网络层地址定义虚拟局域网的速度比较慢。
●IP广播组虚拟局域网
IP广播组虚拟局域网的建立是动态的，它代表了一组IP地址。
虚拟局域网中由被称作代理的设备对虚拟局域网中的成员进行管理。
当IP广播包要送达多个目的结点时，就动态建立虚拟局域网代理，这个代理和多个IP结点组成IP广播组虚拟局域网。
网络用广播信息通知各IP站，表明网络中存在IP广播组，结点如果响应信息，就可以加入IP广播组，成为虚拟局域网中的一员，与虚拟局域网中的其他成员通信。
IP广播组中的所有结点属于同一个虚拟局域网，但它们只是特定时间段内特定IP广播组的成员。
IP广播组虚拟局域网的动态特性提供了很高的灵活性，可以根据服务灵活地组建，而且它可以跨越路由器形成与广域网的互连。