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城域网的建设与应用（8）

敬业的IT人 互联网 佚名 2008-4-21 13:11:44

　　1.中心城市城域网建设

　　1.1VLAN技术的应用

　　虚拟局域网（VLAN）是从传统的局域网（LAN）概念上引申出来的，两者在功能和操作上基本相同。不同的是VLAN依据协议、MAC地址或端口在逻辑上将网络划分为若干部分。换言之，VLAN模拟了一组终端设备，即使它们处于不同的物理网段上，也不受物理位置的限制。VLAN的作用是使得同一VLAN中的成员之间能够通信，而不同VLAN用户之间是相互隔离的，如果需要通信必须通过路由设备。VLAN使网络管理简单化，可以减少工作站移动和变化所需的费用，方便地进行逻辑分组，添加、删除和修改用户信息以及通过网络流量测试工具进行计费等工作。此外VLAN可以将广播风暴遏制在本VLAN的范围之内，其他VLAN用户不受影响，大大节约了网络带宽，提高了带宽利用率。

　　VLAN，即虚拟局域网，它的技术实质是通过在以太网帧头中加入802.1Q VLAN ID标记来区分不同的局域网来实现，在中心城市城域网中，它不但起到隔离广播，保障网络安全的作用，而且在业务发展方面也有一定的应用。

　　虚拟局域网产生的基础是交换局域网的发展。目前，VLAN标准有Inter-Switch Link、ATM LAN Nemulation和IEEE802.10等几种协议可以采用。其中较常用的是1995年制定的IEEE802.10。目前许多基于二层交换的交换机都支持VLAN技术，并可以识别不同的VLAN用户。

　　1.1.1虚拟拨号VLAN。该种方式要求用户端至宽带接入服务器为全二层网络，因此VLAN应从接入层交换机用户端口经过汇接层交换机划至BRAS，为了限制广播以及保障用户安全性，一般每端口分配一个 VLAN ID。

　　1.1.2设备互连。基于中心城域网的设备情况，在接入与汇接之间的一个链路上既要完成三层路由功能，又要完成二层PPPOE流量，因此二，三层混跑是一个现实情况。基于对设备的研究，最后在城域网上采取了设备互联也分配一个VLAN，为这个VLAN分配一个三层接口，来达到三层互连的功能。

　　1.1.3VPN。中心城市城域网中有用户VPN的业务，会存在这样一种需求，即在不同汇接区的用户需通过城域网组建虚拟专网。一个方法是，将用户的VLAN从一端经汇接层、核心层划至另一端，也就是使VLAN在整个城域网中互通，这样比较简单，但是不利于网络维护，影响核心层交换机功能，同时还浪费了宝贵的VLAN ID，使整个城域网的可利用VLAN数目将大大减少。另外一种方法是使用透明VLAN技术。其基本原理是：在核心层的路由交换机之上运行SUPER VLAN功能，将一个汇接区的VLAN通过核心层设备的另一个VLAN透明传输到另一个汇接区，核心层 VLAN终结于核心层设备，只在核心层有效。它的原理是在原来已经打上VLAN 标记的以太帧上再打上第二个VLAN标记。这种方案比第一种方案的优点是可以有效利用宝贵的VLAN ID资源，网络维护简单，亦不影响核心层交换机的功能。

　　1.1.4节省IP地址。IPv4的地址数量有限，已经不能适应互联网的发展是一个不争的事实。可以有效解决地址数量问题的IPv6离现实的应用也还有一段距离。因此，如何节省宝贵的地址资源，是运营商面临的很大问题。如果城域网的设备可以实现业界流行的聚集VLAN（RFC3069）的功能，将会有效节省IP地址。传统做法是为每一个需要三层功能的VLAN配置一个三层接口，分配一段IP地址供用户使用。但是这样为用户分配的地址利用率不高，原因是这段地址的首尾两个地址不能为用户主机使用。这样，如果按用户申请4个计算，利用率将是50%，申请8个，利用率是75%。如果使用聚集VLAN，那么，多个VLAN 可以配置一个三层接口和一段地址，大大提高了地址的利用率，而防止地址盗用的问题可以由厂家设备来具体实现。目前，中心城市城域网还没有实现该功能，但是相信在不远的将来，在厂家与运营商的共同努力下，将会很好实现该功能。

　　1.2 VLAN的规划

　　中心城市城域网VLAN规划总的方案是：以每个汇接区为单位终结VLAN,这样，每个汇接区可以有4096个VLAN资源，整个网络将有6×4096=24576个VLAN ID资源。为了适应跨汇接区的VPN互联，在核心设备上规划4096个VLAN做为SUPER VLAN。在为每个汇接区的VLAN做规划时，主要分为:光纤虚拟拨号VLAN、光纤专线VLAN、设备互联VLAN、ADSL虚拟拨号VLAN、 ADSL专线VLAN以及备用VLAN等。

　　VLAN划分可以分为端口VLAN、动态 VLAN、Super VLAN等几种划分方式，这几种划分方式各有特点。可根据实际情况选择不同的VLAN划分方式。

　　1.2.1端口VLAN划分。基于端口的VLAN划分方式是较常用的一种划分方法，目前许多厂商的交换产品均支持这一功能。其原理是按照用户交换机端口来定义VLAN用户，即VLAN从逻辑上把局域网交换机的端口划分开来，然后根据用户需要的IP地址在VLAN中划分子网（子网是将Internet地址中的主机地址空间进行细分，可有效提高网络可靠性、灵活性、适应性和地址资源利用率）。端口VLAN划分分为单交换机端口VLAN划分和多交换机端口VLAN分两种方式，前者只支持在一台交换机上指定若干的端口组成VLAN，而多交换机端口VLAN划分则可以使一个VLAN跨越多个交换机，并且同一个交换机上的端口可以属于不同的VLAN。端口VLAN划分能够较好地进行用户管理，减少广播风暴，并且安全性也较高。但ＩＰ地址利用率不高，原因是一个完整的子网由网段地址、网关地址、用户地址和广播地址组成。这样，只包含一个用户的VLAN就由４个IP地址组成，而真正被用户使用的IP地址只有一个（用户地址）。我们知道，IP地址是一种有限的资源，这样的划分方法将带来IP地址的浪费，因此端口VLAN方式的地址使用率较低。

　　1.2.2动态VLAN划分。动态VLAN划分的原理是在用户交换机的内存中制定一张用户信息表，用来记录用户的IP地址、VLAN号（VLAN ID）以及端口信息等。当用户数据信息进行交换时，交换机根据信息表进行检查，通过认证的数据分组进一步进行寻址和路由选择，反之则将其丢弃。动态VLAN划分的保密性较之端口VLAN划分更高，因为交换机不仅要检查用户的ＩＰ地址还要复核其VLAN ID。

　　1.2.3 Super VLAN划分法。Super VLAN划分法是目前最先进的一种VLAN划分方法，Super VLAN又称为VLAN聚合（VLAN Aggregation ），是一种专门设计的优化IP地址的管理技术。其原理是每个子网（sub-VLAN）都是独立的多播通道，多播信息不能在不同的子网中进行交换。当数据需要送到多个目的节点时，就动态建立VLAN代理，通过代理设备对VLAN中的用户进行管理。这样每个子网不需要设定ip地址，而是一个Super VLAN中的所有子网共享一个IP地址，这个IP地址就是Super VLAN的IP地址。

　　前两种划分VLAN的方法，对于每个用户VLAN都需要分配一个ＩＰ子网地址，因此需要大量的IP地址资源，而采用Super VLAN技术后，可以极大程度地节约ＩＰ地址。只要对包含多个VLAN的Super VLAN分配一个IP地址，既节约地址又便于网络管理。

　　另外，还有MAC VLAN以及三层VLAN等划分方式，MAC VLAN通过设备的MAC地址（硬件地址），由人工进行初始配置来完成VLAN分类，实际使用中比较复杂。三层VLAN是由协议类型或网络层地址来定义VLAN，例如通过TCP／IP的子网地址来划分VLAN用户，由于技术实现比较复杂，目前还未大规模使用。

　　VLAN技术的使用为解决网络配置和管理提供了良好的方法，随着局域网和用户数量的不断增加，VLAN技术将得到更加广泛的使用，目前Super VLAN技术还处于初级阶段，但有理由相信其有着巨大的发展空间，VLAN技术必将发挥更大的作用。

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