[Aipuwaton] VLANの必要性を理解する

イーサネットケーブルの8つのワイヤーは何をしますか

VLAN(仮想ローカルエリアネットワーク)は、物理LANを複数のブロードキャストドメインに論理的に分割する通信テクノロジーです。各VLANは、ホストが直接通信できるブロードキャストドメインであり、異なるVLAN間の通信は制限されています。その結果、ブロードキャストメッセージは単一のVLANに限定されます。

コンテンツ

・VLANが必要な理由
VLAN対サブネット
VLANタグとVLAN ID
VLANインターフェイスとVLANタグ処理メカニズムの種類
VLANの使用シナリオ
クラウド環境におけるVLANの問題

なぜVLANが必要なのか

初期のイーサネットネットワークは、共有通信媒体を使用したCSMA/CD(キャリアセンスマルチアクセス/衝突検出)に基づくデータネットワークテクノロジーでした。ホストの数が増えたとき、それは深刻な衝突、嵐の放送、大幅なパフォーマンスの劣化、さらにはネットワークの停止さえも導きました。レイヤー2デバイスを使用してLANを相互接続すると、衝突の問題が解決する可能性がありますが、ブロードキャストメッセージを分離し、ネットワークの品質を向上させることはできませんでした。これにより、VLANテクノロジーが開発され、LANをいくつかの論理VLANに分割しました。各VLANはブロードキャストドメインを表し、VLAN内の通信がLANであるかのように通信を可能にし、VLAN間の通信を防ぎ、VLAN内のブロードキャストメッセージを閉じ込めます。

配图1 (为什么需要 VLAN)-1

図1:VLANの役割

したがって、VLANには次の利点があります。

・ブロードキャストドメインの制限:ブロードキャストドメインはVLAN内に限定され、帯域幅を保存し、ネットワーク処理機能を強化します。
・LANセキュリティの強化:さまざまなVLANからのメッセージは送信中に分離されます。つまり、あるVLAN内のユーザーは、別のVLANのユーザーと直接通信できません。
・ネットワークの堅牢性の増加:障害は1つのVLANに制限されているため、1つのVLAN内の問題は他のVLANの通常の動作に影響しません。
・柔軟な仮想ワークグループ構造:VLANは、ユーザーを異なるワークグループに分割し、同じワークグループのメンバーが特定の物理エリアに制限されずに動作できるようになり、ネットワークの構築とメンテナンスが容易で柔軟になります。

VLAN対サブネット

IPアドレスのネットワーク部分を複数のサブネットにさらに細分化することにより、IPアドレススペースの低い使用率と2レベルのIPアドレスの剛性に対処できます。 VLANと同様に、サブネットはホスト間の通信を分離することもできます。異なるVLANに属するホストは、異なるサブネットのホストができないように、直接通信できません。ただし、2つの間に直接的な対応はありません。

VLAN サブネット
違い レイヤー2ネットワークを分割するために使用されます。
  VLANインターフェイスを構成した後、異なるVLANのユーザーは、ルーティングが確立されている場合にのみ通信できます。
  最大4094のVLANを定義できます。 VLAN内のデバイスの数は制限されていません。
関係 同じVLAN内で、1つ以上のサブネットを定義できます。

VLANタグとVLAN ID

スイッチを有効にしてメッセージを異なるVLANと区別するには、VLAN情報を識別するフィールドをメッセージに追加する必要があります。 IEEE 802.1Qプロトコルは、VLAN情報を識別するためにイーサネットデータフレームに4バイトVLANタグ(VLANタグとして知られている)を追加することを指定します。

配图2(VLANタグ和VLAN ID)-2

データフレームのVIDフィールドは、データフレームが属するVLANを識別します。データフレームは、指定されたVLAN内でのみ送信できます。 VIDフィールドは、0〜4095の範囲であるVLAN IDを表します。0および4095はプロトコルによって予約されているため、VLAN IDの有効な範囲は1〜4094です。すべてのデータフレームはスイッチキャリーVLANタグによって内部で処理されます。

配图3(VLAN-3

したがって、これらのデバイスと対話するには、スイッチインターフェイスは従来のイーサネットフレームを認識し、送信中にVLANタグを追加またはストリップする必要があります。追加されたVLANタグは、インターフェイスのデフォルトVLAN(ポートデフォルトVLAN ID、PVID)に対応しています。

配图4-4
配图5通过vlanif实现vlan间用户的三层互访-5
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VLANインターフェイスとVLANタグ処理メカニズムの種類

現在のネットワークでは、同じVLANに属するユーザーが異なるスイッチに接続されている可能性があり、スイッチ全体にまたがる複数のVLANが存在する場合があります。ユーザーの相互通信が必要な場合、スイッチ間のインターフェイスは、複数のVLANからのデータフレームを同時に認識して送信できる必要があります。接続されたオブジェクトとフレームの処理方法に応じて、さまざまな接続とネットワークに対応するためのさまざまなタイプのVLANインターフェイスがあります。

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投稿時間:11月27日 - 2024年