Was bewirken die 8 Adern in einem Ethernet-Kabel?

VLAN (Virtual Local Area Network) ist eine Kommunikationstechnologie, die ein physisches LAN logisch in mehrere Broadcast-Domänen unterteilt. Jedes VLAN ist eine Broadcast-Domäne, in der Hosts direkt kommunizieren können, während die Kommunikation zwischen verschiedenen VLANs eingeschränkt ist. Dadurch sind Broadcast-Nachrichten auf ein einzelnes VLAN beschränkt.

Inhalt

· Warum VLANs benötigt werden
·VLAN vs. Subnetz
·VLAN-Tag und VLAN-ID
·Arten von VLAN-Schnittstellen und VLAN-Tag-Verarbeitungsmechanismen
·Nutzungsszenarien von VLANs
·Probleme mit VLANs in Cloud-Umgebungen

Warum VLANs benötigt werden

Frühe Ethernet-Netzwerke waren Datennetzwerktechnologien auf Basis von CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection), die gemeinsame Kommunikationsmedien nutzten. Wenn die Anzahl der Hosts zunahm, kam es zu schweren Kollisionen, Broadcast-Stürmen, erheblichen Leistungseinbußen und sogar Netzwerkausfällen. Obwohl durch die Verbindung von LANs mithilfe von Layer-2-Geräten Kollisionsprobleme behoben werden konnten, gelang es dennoch nicht, Broadcast-Nachrichten zu isolieren und die Netzwerkqualität zu verbessern. Dies führte zur Entwicklung der VLAN-Technologie, die ein LAN in mehrere logische VLANs unterteilt; Jedes VLAN stellt eine Broadcast-Domäne dar und ermöglicht die Kommunikation innerhalb des VLAN, als wäre es ein LAN, während gleichzeitig die Kommunikation zwischen VLANs verhindert und Broadcast-Nachrichten innerhalb eines VLANs begrenzt werden.

Abbildung 1: Die Rolle von VLANs

Somit haben VLANs folgende Vorteile:

· Beschränkung von Broadcast-Domänen: Broadcast-Domänen sind auf ein VLAN beschränkt, wodurch Bandbreite gespart und die Netzwerkverarbeitungsfähigkeit verbessert wird.
· Verbesserung der LAN-Sicherheit: Nachrichten aus verschiedenen VLANs werden während der Übertragung isoliert, was bedeutet, dass Benutzer innerhalb eines VLANs nicht direkt mit Benutzern in einem anderen VLAN kommunizieren können.
· Erhöhte Netzwerkstabilität: Fehler sind auf ein VLAN beschränkt, sodass Probleme innerhalb eines VLANs den normalen Betrieb anderer VLANs nicht beeinträchtigen.
· Flexibler Aufbau virtueller Arbeitsgruppen: VLANs können Benutzer in verschiedene Arbeitsgruppen aufteilen, sodass Mitglieder derselben Arbeitsgruppe arbeiten können, ohne auf einen bestimmten physischen Bereich beschränkt zu sein, was den Netzwerkaufbau und die Wartung einfacher und flexibler macht.

VLAN vs. Subnetz

Durch eine weitere Unterteilung des Netzwerkteils von IP-Adressen in mehrere Subnetze kann der geringen Auslastung des IP-Adressraums und der Starrheit von IP-Adressen mit zwei Ebenen begegnet werden. Ähnlich wie VLANs können Subnetze auch die Kommunikation zwischen Hosts isolieren. Hosts, die zu verschiedenen VLANs gehören, können nicht direkt kommunizieren, ebenso wie Hosts in verschiedenen Subnetzen nicht. Es besteht jedoch kein direkter Zusammenhang zwischen den beiden.

VLAN	Subnetz
Unterschied	Wird zur Aufteilung von Layer-2-Netzwerken verwendet.
	Nach der Konfiguration der VLAN-Schnittstellen können Benutzer in verschiedenen VLANs nur dann kommunizieren, wenn das Routing eingerichtet ist.
	Es können bis zu 4094 VLANs definiert werden; Die Anzahl der Geräte innerhalb eines VLAN ist nicht begrenzt.
Beziehung	Innerhalb desselben VLAN können ein oder mehrere Subnetze definiert werden.

VLAN-Tag und VLAN-ID

Damit Switches Nachrichten aus verschiedenen VLANs unterscheiden können, muss den Nachrichten ein Feld zur Identifizierung von VLAN-Informationen hinzugefügt werden. Das IEEE 802.1Q-Protokoll legt fest, dass Ethernet-Datenrahmen ein 4-Byte-VLAN-Tag (bekannt als VLAN-Tag) hinzugefügt wird, um VLAN-Informationen zu identifizieren.

Das VID-Feld im Datenrahmen identifiziert das VLAN, zu dem der Datenrahmen gehört; Der Datenrahmen kann nur innerhalb seines zugewiesenen VLAN übertragen werden. Das VID-Feld stellt die VLAN-ID dar, die zwischen 0 und 4095 liegen kann. Da 0 und 4095 vom Protokoll reserviert sind, liegt der gültige Bereich für VLAN-IDs zwischen 1 und 4094. Alle vom Switch intern verarbeiteten Datenrahmen tragen VLAN-Tags, während Einige mit dem Switch verbundene Geräte (z. B. Benutzerhosts und Server) senden und empfangen nur herkömmliche Ethernet-Frames ohne VLAN-Tags.

Um mit diesen Geräten interagieren zu können, müssen Switch-Schnittstellen daher herkömmliche Ethernet-Frames erkennen und während der Übertragung VLAN-Tags hinzufügen oder entfernen. Das hinzugefügte VLAN-Tag entspricht dem Standard-VLAN der Schnittstelle (Port Default VLAN ID, PVID).

Arten von VLAN-Schnittstellen und VLAN-Tag-Verarbeitungsmechanismen

In aktuellen Netzwerken können Benutzer, die demselben VLAN angehören, mit verschiedenen Switches verbunden sein, und es können mehrere VLANs vorhanden sein, die sich über Switches erstrecken. Wenn Benutzerkommunikation erforderlich ist, müssen die Schnittstellen zwischen Switches in der Lage sein, Datenrahmen von mehreren VLANs gleichzeitig zu erkennen und zu senden. Abhängig von den verbundenen Objekten und der Art und Weise, wie die Frames verarbeitet werden, gibt es verschiedene Arten von VLAN-Schnittstellen, um unterschiedliche Verbindungen und Netzwerke zu ermöglichen.

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