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以太網大規模應用突破VLAN劃分瓶頸
2007-07-28   賽迪網

在寬帶接入迅猛發展的同時,運營商為了高質量地拓展業務,必須解決的一個問題是,如何對網絡結構進行合理的分層規劃,以實現對用戶的定位以及業務的管理。由于在接入網層面大量地采用了以太網技術,目前基于以太網來實現網絡劃分的技術主要是虛擬局域網(VLAN)技術。

VLAN是一種通過將局域網內的設備邏輯地而不是物理地劃分成 一個個網段從而實現虛擬工作組的新興技術。IEEE于1999年頒布了用以標準化VLAN實現方案的802.1Q協議標準草案。但是,傳統的以太網幀格式中只定義了4096個VLAN,對VLAN在更大規模上的應用已經形成了制約,那么,在二層網絡條件下,該如何突破這種瓶頸呢?作為電信級以太網領域的領先企業,SCNB為此提出了全面的解決方案。

VLAN是為解決以太網的廣播問題和安全性問題而提出的,它在以太網幀的基礎上增加了VLAN頭,用VLANID把用戶劃分為更小的工作組,限制不同工作組間的用戶二層互訪,每個工作組就是一個虛擬局域網。虛擬局域網的好處是可以限制廣播范圍,并能夠形成虛擬工作組,動態管理網絡。VLAN隔離了廣播通信,同時也隔離了各個不同的VLAN之間的通信,所以不同的VLAN之間的通信是需要由路由來完成的。

劃分VLAN的方法主要有幾種。一是根據端口來劃分VLAN,這種根據端口來劃分VLAN的方式仍然是最常用的一種方式;二是根據MAC地址劃分VLAN,這種劃分VLAN的方法的最大優點就是當用戶物理位置改變時,即從一個交換機換到其他的交換機時,VLAN不用重新配置,缺點是初始化時所有的用戶都必須進行配置,導致了交換機執行效率降低;三是根據網絡層劃分VLAN,這種劃分VLAN的方法是根據每個主機的網絡層地址或協議類型(如果支持多協議)劃分的而不是根據路由,因此即便用戶物理位置改變了,也不必重新配置所屬的VLAN,缺點是重新解析幀頭將降低效率;四是根據IP組播劃分VLAN,IP組播實際上也是一種VLAN的定義,即認為一個組播組就是一個VLAN。這種劃分方法將VLAN擴大到了廣域網,因此這種方法不僅具有更大的靈活性,而且很容易通過路由器進行擴展,當然這種方法不適合局域網,主要是效率不高。

SCNB對于VLAN劃分的看法是:對于普通的VLAN劃分,建議在環網內啟用VLAN設置,環網上的互聯的交換機上光纖采用802.1q協議,利用TRUNK鏈路進行互聯,來承載網絡的不同VLAN傳輸。由于目前用戶端交換機性能參差不齊,如果下行接入的用戶端交換機可以支持802.1qTRUNK協議建議采用中繼互聯,并且接收用戶交換機所傳送的不同的VLAN數據。如果用戶端交換機不支持802.1q協議,可以替換該低端交換機,然后啟用TRUNK連接,在新的高性能交換機上對此端口進行VLAN劃分。

SCNB提出了StackingVLAN方案,從前瞻性的角度考慮,建議電信級以太城域網的發展目標采用每用戶一個VLAN的方式進行組網。每用戶一個VLAN的方式的主要優點體現在:擁有最小的廣播域,網絡工作效率高;用戶之間的數據傳送在二層上隔離,網絡安全性好;每個用戶擁有全網唯一的VLAN標志,可作為用戶的標志,從而解決用戶定位的問題;每用戶一個VLAN,VLAN標志可作為區分用戶進行不同服務類別處理的標簽,從而增強QoS的易用性;每個用戶一個VLAN使得網絡的可操作性、可管理性更強。

雖然每用戶一個VLAN的方案有很多優點,但必須注意到如何保證具有足夠的VLAN數量。由于最初的設計問題,在以太網幀格式當中只定義了12個比特用于表示VLAN,這樣共有4096個VLAN,雖然初期可以夠電信級使用,但從長遠來看,4096個VLAN在每用戶一個VLAN的環境下很難滿足需求。目前,業界使用StackingVLAN或叫做QinQ的方案解決VLAN不足的問題,

因此,SCNB提出,電信級以太城域網必須支持StackingVLAN方案,以擴充全網VLAN數量,經擴充后VLAN數量可達到16000000以上,可以滿足任何規模的城域網的要求。而啟用VLANStacking時,只需要在環網上啟用該設置,環網以下無需支持該特性。

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