通信技术论文范文VLAN技术在校园网中的应用
发布时间：2015-06-05 16:14:35更新时间：2015-06-05 16:22:02
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VLAN是一种虚拟局域网，在很多校园都开了VLAN业务，本文就VLAN技术在校园网中的应用展开了一些论述，主要讲了VLAN的概念及VLAN技术的优点和其在校园网中的应用。文章是一篇通信技术论文范文，有需要发表论文的作者可以联系月期刊咨询网在线编辑快速投稿。
一、VLAN的概念
VLAN(virtuallocalareanetwork)的中文名为“虚拟局域网”。利用VLAN能够将局域网设备从逻辑上划分成不同的网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。VLAN不受用户的物理位置的局限，可以对不同用途、不同的工作组和不同的应用从逻辑上划分局域网络。VLAN的用户可以方便地在网络中移动和快速建立宽带网络，而不改变任何硬件和通信线路。网络管理员只需要从逻辑上对用户和网络资源进行分配，而不用考虑物理连接方法。它与普通局域网的不同之处为： VLAN并不限于一个特定的网络或物理范围，VLAN的用户可以任意位于某一地方。
二、VLAN技术的优点
1.增加网络连接的灵活性
网络工作站的网络管理员可以通过业务功能，而不需要按地理位置划分组。VLAN可以减少改变工作站的位置管理成本，特别是一些企业的业务经常改变，使用VLAN会降低这部分的管理成本。
2.有效控制网络上的广播风暴
VLAN能够建立一个防火墙机制，防止交换网络产生过多的广播风暴。借助VLAN可以把一个交换机端口或用户放在特定VLAN组。这个VLAN组可以在一个交换网络或跨多个VLAN交换机，这样一个VLAN内的广播风暴将不被发送到VLAN外部。同样，相邻的端口不接收由其它VLAN产生广播风暴。以这种方式，可以减少广播流量，用户也可以得到更多带宽。
3.提高网络的安全性
人们常在局域网上传送一些秘密的和重要的数据。保密的数据应借助安全的访问手段。一个有效的和易于实现的方法是对网络进行划分，将它分段为多个不同的广播组，网络管理员能限制VLAN的用户数量，在VLAN中应用禁止未经授权的访问。交换机端口可以根据应用类型和访问权限分成组，使被限制的应用程序和资源处于安全的VLAN中。
4.利用管理控制降低管理成本
通过集中管理程序，网络管理员可以决定VLAN组，特定的用户和组的VLAN交换机端口的分配，设置安全级别，限制广播域的大小，通过冗余链路负载分担网络的流量，在交换机之间的配置VLAN通信，监控交通流量和VLAN的网络带宽。有效地提高网络管理过程的可控性的能力，灵活性和监控功能，降低管理成本。
三、VLAN划分技术
VLAN的划分技术是非常重要的，VLAN在应用时，首先必须决定如何划分VLAN，组织的VLAN成员的依据标准是什么。下面介绍四种常见的划分方式，不同的划分方式代表不同的VLAN实现的类型。
1.根据端口划分VLAN
许多供应商都使用VLAN交换机端口划分VLAN成员。把被设定的端口都设置在同一个广播域。这样做可以使各种端口之间通讯，并允许共享的网络升级。然而，这种划分方式把虚拟网络限制在了一台交换机上。第二代端口VLAN技术允许跨越多个交换机的多个不同端口划分VLAN，在不同交换机上的多个不同的端口可以由相同的虚拟网络组成。这种划分方式，配置过程简单易懂。所以，根据端口划分VLAN仍然是最被经常使用的一种方式。
2.根据MAC地址划分VLAN
这种划分方法是根据每个主机MAC地址来划分，即对每个MAC地址的主机配置组。这种划分方法的突出好处是，当用户的物理位置的移动的时候，即从一个交换机换到其他的交换机时，无需重新配置VLAN，因此可以认为该根据MAC的分类方法是基于用户的VLAN地址;这种方法的缺点是初始化时，所有的用户必须进行配置，如果用户量非常大，配置会很累。这种划分的方法也导致交换机执行效率的降低，因为在每一个交换机端口可能有多个VLAN中的成员，这使得它无法限制广播包了。此外，笔记本电脑用户的使用者，他们的网卡可能会经常发生变化，这样就导致必须不停的配置VLAN。
3.根据网络层划分VLAN
这种划分方法是根据主机的网络层地址、协议类型(如支持多协议)划分，虽然这种划分方法是根据网络地址，如IP地址，但它不是路由，和网络层路由没有关系。这种方法的优点是如果用户的物理位置发生变化，无需重新配置相对应的VLAN，并可以根据协议类型划分VLAN。此方法不需要附加识别VLAN的帧标签，这样可以减少网络通信量。这种方法也有缺点，就是效率低，因为检查每一个数据包的网络层地址需要消耗处理时间较长，一般的交换机芯片可以自动检查网络上的以太网帧头，但让芯片可以检查IP帧头，需要更高的技术，但也耗费更多的时间。这也和不同厂家的实现方法有关系。
4.基于规则的VLAN
基于规则的VLAN的也被称为基于策略的VLAN。这是VLAN的划分方法中最灵活的，具有自动配置的能力，可以把有关连的用户连接成一体。网络管理员只需要在网络管理软件的中确定划分VLAN的规则(或属性)，当一个站点加入该网络，它将被感知，并且会被自动包含到正确的VLAN里。即使站点发生移动和改变也能够自动识别与跟踪。这样，整个网络可以通过路由器扩大网络规模，非常方便。部分产品还支持一个端口上的主机分别属于不同的VLAN，这在共享式Hub和交换机和共存环境中尤为重要。当自动配置VLAN的时候广播信息，交换机中软件在广播信息进入交换机端口时自动检测其的IP源地址，然后软件会自动分配该端口到一个VLAN，这个VLAN由IP子网映射而成。
四、VLAN技术在校园网中的应用
随着学校自身的发展和规模的扩大，校园网正逐渐从小到大中型的转型和发展，它的组网技术也出现多样性和复杂性，它不仅要考虑物理上各网段的连接，而且要考虑建立在各种网络协议上子网的相互连接。此外，在校园网中的计算机数量的增加，大量的VOD视频在多媒体课堂教学的应用需求，网络广播包的数量将迅速增加，当广播包的数量占总量的百分之三十，会使网络传输效率明显下降。尤其是当网络设备出现故障后，会不停的发送广播，从而导致网络风暴，致使网络通信陷于瘫痪。当计算机校园网数超过二百台，必须采取措施将网络分隔开，把大的广播域划分成若干个小的广播域。
1.网络设备的选择
本设计采用 cisco29网络设备，选择60，3560和2811的路由器交换机。
路由器的出口选择ciscocatalyst2811，它是一个强大的高端企业级路由器，可以为网络提供可靠的服务非常好，并提供一个安全的和可扩展的网络连接，以适应各种不同的业务类型，如VPN，动态多点VPN(DMVPN)，和安全话音，以满足用户的需求。在网络核心层的设计主要使用ciscocatalyst3560系列交换机，它是三层交换，ciscocatalyst3560系列交换机是一个固定的配置，企业级、IEEE802.3af和思科预标准以太网供电(PoE)交换机系列，其性能完全能够满足校园网核心层工作的需要。在汇聚层和接入层主要是用ciscocatalyst2960系列智能以太网交换机，它是独立的固定配置设备系列，一般用于小企业和网络分支，可以提供很好的服务。
2.校园网规划
校园网采用3层网络架构设计，分为核心层、汇聚层、接入层等3个层次，校园主干网技术选择千兆以太网技术。
一个完整的VLAN子网由网段地址，网关地址，用户地址和广播地址组成。对节点数较少的VLAN子网各分配1/4个C类IP地址，机房根据节点多少一般分配1/4-1/2个C类IP地址，对于其他节点相对较多的VLAN子网可以使用2个C类IP地址。划分方法我们采用的是基于端口，它是最有效、最简单的方法。
学校按科室共划分为7个VLAN，可以有效地控制网络风暴，提高安全性和网络传输效率。
3.IP在校园网络规划
本次设计共有图书馆、办公楼、理论教学楼、实训教学楼和宿舍楼组成，由于大量主机的存在，所以使172.16.0.0/16网络，它的地址可以满足校园环境对ip地址的要求。
宿舍楼(一般可以容纳五六千人)：172.16.12.0/20。其中宿舍楼一为：172.16.0.0/20，即172.16.0.1~172.16.15.253子网掩码为255.255.240.0,宿舍楼二为：172.16.16.0/20，即172.16.16.1~172.16.31.253子网掩码为255.255.240.0。其他教学楼一个给他保留1000多个ip地址:办公楼：172.16.32.0/22。图书馆：172.16.36.0/22;服务器：172.16.40.0/22;理论教学楼：172.16.44.0/22;实训教学楼：172.16.48.0/22
4.VLAN在网络中的划分
(1)VLANID的规划
表格3.1显示的是基于端口的对网络的VLAN划分。在每个VLAN中，都要进行合适的规划，适应网络中各种变化的需要。
VLAN配置表
五、总结
VLAN技术为校园网的建设提供了一个高度灵活和可靠的网络安全管理手段，显示出独特的优点。以交换技术基础的校园网的建设，在有多部门环境下，组建实用的、高效的，先进的，安全并可以满足多种业务需求的综合校园网提供一套可行的解决方案。在实际的网络应用，网络的复杂性和困难比较大，因此，如何保持数量和管理方面的平衡，要认真仔细考虑。其次，对IP地址的分配要合理。不同的虚拟局域网之间的通信是掌握在自己手中，不然可能导致网络拥塞和数据泄漏。因此，在网络设计中只有我们对所有事情都很了解，才能合理的应用技术，使技术更好地服务于我们。
参考文献：
[1]雷震甲.网络工程师教程.第二版[M].北京:清华大学出版社,2004
[2]CiscoSystems公司.思科网络技术学院教程CCNP3多层交换[M].北京:人民邮电出版社,2006
[3]高峡，陈智罡，袁宗福.网络设备互联，科学出版社,2009
通信技术论文发表期刊推荐《中国无线电》(原《中国无线电管理》)杂志，是以无线电管理和无线通信运营业、制造业以及无线电通信技术发展走势为报道主线的科技综合类期刊。自1990年创刊以来，《中国无线电》杂志在无线电管理政策发布，频谱资源规划和利用，以及电波监测、设备检测、频率干扰查处等宣传报道方面显示了自己的独特优势。
一、VLAN的概念
VLAN(virtuallocalareanetwork)的中文名为“虚拟局域网”。利用VLAN能够将局域网设备从逻辑上划分成不同的网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。VLAN不受用户的物理位置的局限，可以对不同用途、不同的工作组和不同的应用从逻辑上划分局域网络。VLAN的用户可以方便地在网络中移动和快速建立宽带网络，而不改变任何硬件和通信线路。网络管理员只需要从逻辑上对用户和网络资源进行分配，而不用考虑物理连接方法。它与普通局域网的不同之处为： VLAN并不限于一个特定的网络或物理范围，VLAN的用户可以任意位于某一地方。
二、VLAN技术的优点
1.增加网络连接的灵活性
网络工作站的网络管理员可以通过业务功能，而不需要按地理位置划分组。VLAN可以减少改变工作站的位置管理成本，特别是一些企业的业务经常改变，使用VLAN会降低这部分的管理成本。
2.有效控制网络上的广播风暴
VLAN能够建立一个防火墙机制，防止交换网络产生过多的广播风暴。借助VLAN可以把一个交换机端口或用户放在特定VLAN组。这个VLAN组可以在一个交换网络或跨多个VLAN交换机，这样一个VLAN内的广播风暴将不被发送到VLAN外部。同样，相邻的端口不接收由其它VLAN产生广播风暴。以这种方式，可以减少广播流量，用户也可以得到更多带宽。
3.提高网络的安全性
人们常在局域网上传送一些秘密的和重要的数据。保密的数据应借助安全的访问手段。一个有效的和易于实现的方法是对网络进行划分，将它分段为多个不同的广播组，网络管理员能限制VLAN的用户数量，在VLAN中应用禁止未经授权的访问。交换机端口可以根据应用类型和访问权限分成组，使被限制的应用程序和资源处于安全的VLAN中。
4.利用管理控制降低管理成本
通过集中管理程序，网络管理员可以决定VLAN组，特定的用户和组的VLAN交换机端口的分配，设置安全级别，限制广播域的大小，通过冗余链路负载分担网络的流量，在交换机之间的配置VLAN通信，监控交通流量和VLAN的网络带宽。有效地提高网络管理过程的可控性的能力，灵活性和监控功能，降低管理成本。
三、VLAN划分技术
VLAN的划分技术是非常重要的，VLAN在应用时，首先必须决定如何划分VLAN，组织的VLAN成员的依据标准是什么。下面介绍四种常见的划分方式，不同的划分方式代表不同的VLAN实现的类型。
1.根据端口划分VLAN
许多供应商都使用VLAN交换机端口划分VLAN成员。把被设定的端口都设置在同一个广播域。这样做可以使各种端口之间通讯，并允许共享的网络升级。然而，这种划分方式把虚拟网络限制在了一台交换机上。第二代端口VLAN技术允许跨越多个交换机的多个不同端口划分VLAN，在不同交换机上的多个不同的端口可以由相同的虚拟网络组成。这种划分方式，配置过程简单易懂。所以，根据端口划分VLAN仍然是最被经常使用的一种方式。
2.根据MAC地址划分VLAN
这种划分方法是根据每个主机MAC地址来划分，即对每个MAC地址的主机配置组。这种划分方法的突出好处是，当用户的物理位置的移动的时候，即从一个交换机换到其他的交换机时，无需重新配置VLAN，因此可以认为该根据MAC的分类方法是基于用户的VLAN地址;这种方法的缺点是初始化时，所有的用户必须进行配置，如果用户量非常大，配置会很累。这种划分的方法也导致交换机执行效率的降低，因为在每一个交换机端口可能有多个VLAN中的成员，这使得它无法限制广播包了。此外，笔记本电脑用户的使用者，他们的网卡可能会经常发生变化，这样就导致必须不停的配置VLAN。
3.根据网络层划分VLAN
这种划分方法是根据主机的网络层地址、协议类型(如支持多协议)划分，虽然这种划分方法是根据网络地址，如IP地址，但它不是路由，和网络层路由没有关系。这种方法的优点是如果用户的物理位置发生变化，无需重新配置相对应的VLAN，并可以根据协议类型划分VLAN。此方法不需要附加识别VLAN的帧标签，这样可以减少网络通信量。这种方法也有缺点，就是效率低，因为检查每一个数据包的网络层地址需要消耗处理时间较长，一般的交换机芯片可以自动检查网络上的以太网帧头，但让芯片可以检查IP帧头，需要更高的技术，但也耗费更多的时间。这也和不同厂家的实现方法有关系。
4.基于规则的VLAN
基于规则的VLAN的也被称为基于策略的VLAN。这是VLAN的划分方法中最灵活的，具有自动配置的能力，可以把有关连的用户连接成一体。网络管理员只需要在网络管理软件的中确定划分VLAN的规则(或属性)，当一个站点加入该网络，它将被感知，并且会被自动包含到正确的VLAN里。即使站点发生移动和改变也能够自动识别与跟踪。这样，整个网络可以通过路由器扩大网络规模，非常方便。部分产品还支持一个端口上的主机分别属于不同的VLAN，这在共享式Hub和交换机和共存环境中尤为重要。当自动配置VLAN的时候广播信息，交换机中软件在广播信息进入交换机端口时自动检测其的IP源地址，然后软件会自动分配该端口到一个VLAN，这个VLAN由IP子网映射而成。
四、VLAN技术在校园网中的应用
随着学校自身的发展和规模的扩大，校园网正逐渐从小到大中型的转型和发展，它的组网技术也出现多样性和复杂性，它不仅要考虑物理上各网段的连接，而且要考虑建立在各种网络协议上子网的相互连接。此外，在校园网中的计算机数量的增加，大量的VOD视频在多媒体课堂教学的应用需求，网络广播包的数量将迅速增加，当广播包的数量占总量的百分之三十，会使网络传输效率明显下降。尤其是当网络设备出现故障后，会不停的发送广播，从而导致网络风暴，致使网络通信陷于瘫痪。当计算机校园网数超过二百台，必须采取措施将网络分隔开，把大的广播域划分成若干个小的广播域。
1.网络设备的选择
本设计采用 cisco29网络设备，选择60，3560和2811的路由器交换机。
路由器的出口选择ciscocatalyst2811，它是一个强大的高端企业级路由器，可以为网络提供可靠的服务非常好，并提供一个安全的和可扩展的网络连接，以适应各种不同的业务类型，如VPN，动态多点VPN(DMVPN)，和安全话音，以满足用户的需求。在网络核心层的设计主要使用ciscocatalyst3560系列交换机，它是三层交换，ciscocatalyst3560系列交换机是一个固定的配置，企业级、IEEE802.3af和思科预标准以太网供电(PoE)交换机系列，其性能完全能够满足校园网核心层工作的需要。在汇聚层和接入层主要是用ciscocatalyst2960系列智能以太网交换机，它是独立的固定配置设备系列，一般用于小企业和网络分支，可以提供很好的服务。
2.校园网规划
校园网采用3层网络架构设计，分为核心层、汇聚层、接入层等3个层次，校园主干网技术选择千兆以太网技术。
一个完整的VLAN子网由网段地址，网关地址，用户地址和广播地址组成。对节点数较少的VLAN子网各分配1/4个C类IP地址，机房根据节点多少一般分配1/4-1/2个C类IP地址，对于其他节点相对较多的VLAN子网可以使用2个C类IP地址。划分方法我们采用的是基于端口，它是最有效、最简单的方法。
学校按科室共划分为7个VLAN，可以有效地控制网络风暴，提高安全性和网络传输效率。
3.IP在校园网络规划
本次设计共有图书馆、办公楼、理论教学楼、实训教学楼和宿舍楼组成，由于大量主机的存在，所以使172.16.0.0/16网络，它的地址可以满足校园环境对ip地址的要求。
宿舍楼(一般可以容纳五六千人)：172.16.12.0/20。其中宿舍楼一为：172.16.0.0/20，即172.16.0.1~172.16.15.253子网掩码为255.255.240.0,宿舍楼二为：172.16.16.0/20，即172.16.16.1~172.16.31.253子网掩码为255.255.240.0。其他教学楼一个给他保留1000多个ip地址:办公楼：172.16.32.0/22。图书馆：172.16.36.0/22;服务器：172.16.40.0/22;理论教学楼：172.16.44.0/22;实训教学楼：172.16.48.0/22
4.VLAN在网络中的划分
(1)VLANID的规划
表格3.1显示的是基于端口的对网络的VLAN划分。在每个VLAN中，都要进行合适的规划，适应网络中各种变化的需要。
VLAN配置表
| 位置 | VLANID | 网络地址 | 子网掩码 | VLAN接口地址 |
| 宿舍楼1 | VLAN10 | 172.16.0.0 | 255.255.240.0 | 172.16.0.1 |
| 宿舍楼2 | VLAN30 | 172.16.16.0 | 255.255.240.0 | 172.16.16.1 |
| 办公楼 | VLAN20 | 172.16.32.0 | 255.255.252.0 | 172.16.32.1 |
| 图书馆 | VLAN40 | 172.16.36.0 | 255.255.252.0 | 172.16.36.1 |
| 服务器 | VLAN50 | 172.16.40.0 | 255.255.252.0 | 172.16.40.1 |
| 理论教学楼 | VLAN60 | 172.16.44.0 | 255.255.252.0 | 172.16.44.1 |
| 实训教学楼 | VLAN70 | 172.16.48.0 | 255.255.252.0 | 172.16.48.1 |
VLAN技术为校园网的建设提供了一个高度灵活和可靠的网络安全管理手段，显示出独特的优点。以交换技术基础的校园网的建设，在有多部门环境下，组建实用的、高效的，先进的，安全并可以满足多种业务需求的综合校园网提供一套可行的解决方案。在实际的网络应用，网络的复杂性和困难比较大，因此，如何保持数量和管理方面的平衡，要认真仔细考虑。其次，对IP地址的分配要合理。不同的虚拟局域网之间的通信是掌握在自己手中，不然可能导致网络拥塞和数据泄漏。因此，在网络设计中只有我们对所有事情都很了解，才能合理的应用技术，使技术更好地服务于我们。
参考文献：
[1]雷震甲.网络工程师教程.第二版[M].北京:清华大学出版社,2004
[2]CiscoSystems公司.思科网络技术学院教程CCNP3多层交换[M].北京:人民邮电出版社,2006
[3]高峡，陈智罡，袁宗福.网络设备互联，科学出版社,2009
通信技术论文发表期刊推荐《中国无线电》(原《中国无线电管理》)杂志，是以无线电管理和无线通信运营业、制造业以及无线电通信技术发展走势为报道主线的科技综合类期刊。自1990年创刊以来，《中国无线电》杂志在无线电管理政策发布，频谱资源规划和利用，以及电波监测、设备检测、频率干扰查处等宣传报道方面显示了自己的独特优势。
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