VLAN是什么？有什么作用？

VLAN(虚拟局域网)是一种在物理网络上实现逻辑隔离的技术。它的主要作用是:

1. 隔离 broadcast 域:VLAN可以将同一物理网络划分为多个逻辑网络,使不同VLAN内的主机无法直接通信,实现广播域的隔离。
2. 提高网络安全:通过广播域隔离,可以有效阻止主机间的ARP欺骗等攻击,提高网络安全性。
3. 提高网络性能:通过减少每个网络设备处理的广播流量,可以有效提高网络性能。
4. 灵活的网络划分:VLAN可以根据功能、项目组等任意标准对网络进行划分,实现更灵活的网络组织结构。
5. 简化网络管理:通过VLAN隔离,每个VLAN可以有独立的DHCP服务器、防火墙等,简化网络管理操作。

VLAN的工作原理:

1. VLAN标记:为了在物理网络上传输VLAN报文,需要在以太网报头中添加VLAN tag以标识报文所属VLAN。
2. VLAN注册:网络设备需要能识别VLAN tag,并将端口注册到相应的VLAN中,用于报文转发和隔离。
3. VLAN转发:当设备接收到 VLAN 报文时,需要根据报文的 VLAN tag 和设备的 VLAN 配置将报文转发至与该 VLAN 相关的端口。
4. 端口隔离:设备需要隔离不同 VLAN 的端口,防止不同 VLAN 的数据报文互相干扰。

代码示例:

python
# 在以太网报头中添加VLAN tag
eth_frame = b''.join([
    # 目标MAC地址
    b'\x00\x12\x34\x56\x78', 
    # 源MAC地址
    b'\x00\x0a\x0a\x0a\x0a',  
    # VLAN tag
    b'\x81\x00',            
    b'\x00\x0f',             # VLAN ID 15
    # 类型/长度字段 
    b'\x08\x00'
])

# 网络设备VLAN配置  
vlan_config = {
    1: [2, 3],   # VLAN 1包含端口2,3
    2: [4, 5, 6], # VLAN 2包含端口4,5,6
    3: [7, 8]    # VLAN 3包含端口7,8  
} 

# 报文接收函数
def recv_packet(port, pkt):
    vlan_tag = pkt[14:16]     # 提取VLAN tag
    vlan_id = vlan_tag[1] + (vlan_tag[0] << 8)  # 获取VLAN ID

    if port in vlan_config[vlan_id]: # 判断接收端口与VLAN配置
        # 报文转发/处理