Виртуальная локальная компьютерная сеть это

Что такое виртуальные сети и как они работают?

Виртуальная сеть обеспечивает связь между несколькими компьютерами, виртуальными машинами (ВМ), виртуальными серверами или другими устройствами в различных офисах и центрах обработки данных. В то время как физическая сеть соединяет компьютеры через кабели и другое оборудование, виртуальная сеть расширяет эти возможности, используя программное обеспечение для подключения компьютеров и серверов через интернет. В ней используются виртуализированные версии традиционных сетевых инструментов, таких как коммутаторы и сетевые адаптеры, что обеспечивает более эффективную маршрутизацию и упрощает внесение изменений в конфигурацию сети.

Виртуальная сеть позволяет устройствам функционировать с теми же возможностями, что и традиционная физическая сеть. Это означает, что центры обработки данных могут распределяться по различным физическим местоположениям и предоставлять сетевым администраторам новые и более эффективные возможности, например, легко изменять сеть без необходимости переключения или покупки большего количества оборудования; большую гибкость в подготовке сети к конкретным потребностям и приложениям; и способность перемещать рабочие нагрузки по сетевой инфраструктуре без ущерба для служб, безопасности и доступности.

На видео: VLAN – Виртуальные локальные сети

Как работает виртуальная сеть?

Виртуальная сеть соединяет виртуальные машины и устройства, независимо от их местоположения, с помощью программного обеспечения. В физической сети, функции модели OSI (стек сетевых протоколов OSI/ISO) выполняются в пределах физических коммутаторов и маршрутизаторов. Кроме того, физические сетевые интерфейсные карты (NIC) и сетевые адаптеры используются для подключения компьютеров и серверов к сети. Виртуальная сеть переносит эти и другие действия на программное обеспечение. Программное приложение, называемое виртуальным коммутатором или vSwitch, управляет и направляет связь между существующей физической сетью и виртуальными частями сети, такими как виртуальные машины. А адаптер виртуальной сети позволяет компьютерам и виртуальным машинам подключаться к сети, в том числе позволяя всем машинам в локальной сети (LAN) подключаться к более крупной сети.

В физической сети, локальные сети создаются для подключения нескольких устройств к общим ресурсам, таким как сетевое хранилище, обычно через кабели Ethernet или Wi-Fi. Но виртуальная сеть создает возможность для виртуальных LAN (VLAN), где группировка настраивается с помощью программного обеспечения. Это означает, что компьютеры, подключенные к различным сетевым коммутаторам, могут вести себя так, как если бы все они были подключены к одному и тому же коммутатору, и, наоборот, компьютеры, совместно использующие кабели, могут храниться в отдельных сетях, а не физически подключаться к машинам с использованием кабельного оборудования и аппаратных средств.

Виртуальная сеть обеспечивает более централизованное управление и упрощенное сетевое управление. Разрозненные части сети могут быть доступны удаленно для необходимых обновлений и изменений, или даже тестирования, что делает сетевое управление проще. Виртуальная сеть является основой для облачных архитектур и приложений, так как она позволяет получать доступ, подключать, защищать и изменять облачные ресурсы.

Примеры виртуальных сетей:

Одним из примеров виртуальной сети является виртуальная частная сеть VPN, которая создает безопасное соединение между одной сетью и другой через интернет. VPN позволяют пользователям подключаться к сетям, работая удаленно или дома, а также обычно используются для обхода интернет-цензуры и дают гарантии того, что история браузера не будет видна в публичных Wi-Fi сетях.

Еще одним примером виртуальной сети является виртуальная локальная сеть VLAN. VLAN – это подгруппа сети, которая объединяет несколько сетевых устройств в одну группу или домен и отделяет ее от остальных. VLAN повышают скорость и производительность сети за счет более эффективной маршрутизации трафика между этими подгруппами или доменами. Сети VLAN также обеспечивают значительно больший контроль над сетевыми устройствами и трафиком. Изоляция определенных данных в отдельной виртуальной локальной сети обеспечивает дополнительные преимущества в области безопасности, особенно для больших сетей, затрудняя несанкционированный мониторинг или вмешательство в сеть. В VLAN также нет необходимости прокладывать новые кабели или вносить большие изменения в сетевую инфраструктуру.

Виртуальная расширяемая локальная сеть (VXLAN) – это еще один пример виртуальной сети. Помимо простого разделения сети на подгруппы, VXLAN могут виртуализировать всю сеть, обеспечивая крупномасштабные возможности. VXLAN значительно увеличивают пропускную способность и масштабируемость виртуальных сетей – это особенно важно для современных сложных архитектур облачных вычислений.

На видео: Подход компании Scaleway к фабрикам на основе VXLAN EVPN

Источник

Виртуальная локальная сеть VLAN — Объясняем на картинках

Что такое Virtual local area network (VLAN) это виртуальная локальная сеть, позволяющая делить 1 физическую сеть на некоторое количество других логических сетей, которые работают вне зависимости друг от друга. Надеюсь вы прочитали статью про модель открытых систем OSI, так как технология vlan реализуется коммутаторами и находится на канальном уровне модели.

Для чего нужна vLan?

Зачем делить 1 сеть на несколько изолированных частей? К примеру, когда строят сеть для большой компании, известно, что каждый отдел хочет иметь свою собственную сеть, которая разделена от других.

Конечно, можно создать отдельную физическую сеть на основе отдельных коммутаторов. Но если строить сеть огромного бизнес-центра, то мы заранее не поймем сколько будет арендаторов, сколько квадратных метров им будет нужно. Следовательно, нужно построить одну большую сеть для всего бизнес-центра, а потом логически делить ее на отдельные части в зависимости от нужды арендаторов.

Преимущества деления и изоляции vlan

Во-первых, безопасность. Если ты арендуешь помещение в каком-либо здании, тебе необходимо, чтобы данные были недоступны для других арендаторам.

Во-вторых, это распределение нагрузки. Например, рядом с вами в организации работает команда, которая занимается разработкой сетевых протоколов, и они активно работают. Вдруг, в их эксперименте что-то пошло не так, и вся сеть компании упала. Соответственно, вы не хотите, чтобы их действия повлияли на работу вашей сети.

В-третьих, ограничение широковещательного трафика. Если коммутатор не может найти в каком порту находится получатель, то он отправляет этот кадр на все порты. В сети с огромным множеством компьютеров такого широковещательного трафика много и он занимает высокий % нагрузки сети. А если вы изолируете сеть, то широковещательный трафик будет распространяться в рамках этой изолированной сети и объем трафика сокращается.

VLAN в коммутаторах

В большинстве случаев, чтобы обозначить виртуальные сети, используют различные цвета. К примеру, у нас есть ноутбуки, которые подключены к единственному коммутатору. Порты коммутатора отмечены разными цветами в зависимости, в какой vlan они входят. Порты, которые синим цветом входят в синий vlan, соответственно жёлтые в жёлтый. Ноутбуки, которые находятся в синем vlan могут взаимодействовать, друг с другом и не могут отправить никаких данных ноутбукам, которые находятся в желтом vlan и наоборот.

Как это работает?

В таблице коммутации, на рисунке ниже, есть поле в котором написано “идентификатор VLAN”, как правило для этих целей используют обычные числа.

По таблице смотрим, что порт 1 и 5 входят в vlan №2, а порты 2-4 в vlan №3. Если компьютеры подключенные к порту 1 и входящие в vlan 2 попытаются переслать данные к компьютеру подключенному к порту 4 входящий в вилан 3, то даже если компьютер отправителя знает MAC-адрес компьютера получателя, коммутатор не передаст этот кадр. Потому что порты находятся в разных виртуальных сетях и передача данных между ними невозможна.

Хорошо, когда сеть построена на одном коммутаторе, тогда подойдет вариант с таблицей коммутации и номерами vlan. Что делать, если в сети используются 2 или более коммутаторов? При отправлении кадров от одного коммутатора к другому, нужна информация к какому вилэну принадлежит передаваемый кадр. Информацию о № vlan нужно включать в отправляемый кадр, альтернативного варианта получить эту информацию у принимающего коммутатора нет.

С противоположной стороны, формат кадра Ethernet задан стандартом IEEE и в нем нет места для идентификатора VLAN. Чтобы включить № вилан в Ethernet кадр, нужно было изменить формат. Это изменение было предложено в стандарте IEEE 802.1Q. Но было нельзя просто добавить отдельное поле для номера вилан, потому что нужно обеспечить согласование со всем существующим оборудованием.

В стандарте IEEE 802.1Q в поле тип кадра, было предложено, вместо протокола верхнего уровня вставить специальное значение в шестнадцатеричном виде 8100 — это показатель того, что кадр содержит номер вилана. Далее в части, где в стандартном кадре Ethernet должны находиться данные, есть поле из 2-х байт, которое содержит номер вилана — Тег и еще одно поле из двух байт, куда записывается код протокола вышестоящего уровня.

Чтобы передавать данные размером 1500 байт в кадрах с идентификатором вилана, max длина кадра была увеличена на четыре байта.

Передача данных с использованием стандарта IEEE 802.1Q

Сетевой адаптер в ноутбуке генерит Ethernet кадр, внутри которого вложен IP пакет, в поле “Тип” — код протокола уровня выше, содержится значение 0800.

Коммутатор получает этот кадр, и понимает, что он был получен с ноутбука входящего в желтый вилан. Например, номер желтого вилана 2. Коммутатор добавляет служебные поля, в поле “Тип” протокола следующего уровня, значение 0800 заменяется на 08100. Потом добавляется номер вилана 2 и записывается код протокола следующего уровня 0800, для того, чтобы его, в дальнейшем можно было восстановить.

Принимающий информацию коммутатор извлекает эту информацию о vlan, осознает, что кадр был отправлен вилэн с номеров 2, т.е. в желтый вилан. Затем этот коммутатор удаляет из кадра информацию о номере вилэн и восстанавливает старое значение протокола следующего уровня 0800, что соответствует IP.

И вот такой кадр отправляет принимающему ноутбуку. Сейчас почти все сетевые адаптеры поддерживают стандарт 802.1Q и уже сам ноутбук может вставить нужные поля с номером вилана в кадр.

Заключение

В итоге отметим, что технология VLAN позволяет делить 1 сеть на несколько изолированных друг от друга частей. Вилэн реализуются на коммутаторах и находится на канальном уровне открытых систем. Есть два типа технологии вилэн: Нетегированные — номер vlan в таблице коммутации и Тегированные -номер вилэн в кадре (стандарт 802.1Q).

Источник