Віртуальні локальні мережі (VLAN) та підмережі є ключовими компонентами сучасних мереж, які відіграють вирішальну роль у їхньому проектуванні та адмініструванні.
У наші дні, коли цифрові технології пронизують кожну сферу життя, мережі стали невід’ємною частиною діяльності практично будь-якої організації.
Зі зростанням складності та масштабу мереж, глибоке розуміння принципів роботи VLAN та підмереж стає критично важливим для мережевих інженерів.
Давайте розглянемо ці поняття детальніше!
Що таке VLAN?
VLAN, або віртуальна локальна мережа, є технологією, що дозволяє створювати логічні групи пристроїв у межах мережі, незалежно від їхнього фізичного розташування.
Це можна уявити як окремі паралельні світи мереж, які співіснують в одному фізичному просторі!
За допомогою VLAN фізичну мережу можна поділити на декілька віртуальних, кожна з яких має власні ресурси та політики безпеки.
Навіщо це потрібно? 🤔
У великих організаціях часто є різні відділи або команди, які мають різні вимоги до мережі.
Наприклад, фінансовий відділ може потребувати вищого рівня захисту та пропускної здатності, ніж маркетинговий відділ. VLAN дозволяє надати кожній групі власну мережу, без необхідності фізичного розділення обладнання.
Однією з основних переваг VLAN є підвищення рівня безпеки.
Завдяки логічному групуванню мережевих ресурсів на основі вимог безпеки, можна обмежити доступ до них та ізолювати дані між різними VLAN, що суттєво покращує загальну безпеку мережі.
Крім того, VLAN оптимізують продуктивність мережі, зменшуючи перевантаження. Поділ мережі на менші сегменти знижує обсяг багатоадресного трафіку, що підвищує її ефективність.
VLAN також забезпечують гнучкість у проектуванні мережі, дозволяючи вносити зміни в конфігурацію без необхідності фізичної перекомутації. Нові VLAN можна легко додавати або видаляти відповідно до потреб.
Як працює VLAN?
Принцип роботи VLAN досить простий!
VLAN – це як віртуальна сутність у фізичній мережі. Мережеві адміністратори можуть розділяти пристрої на логічні групи, які не можуть безпосередньо обмінюватися даними, навіть якщо вони підключені до одного комутатора чи маршрутизатора.
Це досягається за допомогою процесу тегування VLAN. До кадрів Ethernet додається спеціальний заголовок, який ідентифікує VLAN, до якої вони належать.
VLAN зазвичай налаштовуються на рівні комутатора. Окремі порти можна призначити до різних VLAN на основі MAC-адрес, протоколів або інших критеріїв.
Коли пристрій надсилає кадр у VLAN, комутатор аналізує тег VLAN та пересилає кадр лише на порти, які є членами цієї VLAN. Це створює своєрідний “закритий сад” у мережі.
Пристрої в межах однієї VLAN можуть обмінюватися даними, як якщо б вони перебували в одній фізичній мережі. Однак пристрої з різних VLAN для зв’язку повинні використовувати маршрутизатор або комутатор 3-го рівня.
Що таке підмережа?
Підмережа, або subnetwork, – це менша мережа, що входить до складу більшої мережі. Її створюють шляхом поділу великої мережі на кілька менших підмереж, кожна з яких має свою унікальну мережеву адресу.
Підмережі часто використовуються у великих організаціях з багатьма відділами або віддаленими філіями. Це забезпечує краще управління та контроль мережевим трафіком, а також підвищує безпеку шляхом ізоляції різних сегментів мережі.
Але це ще не все!
Кожна підмережа має власний діапазон IP-адрес. Пристрої в межах однієї підмережі можуть спілкуватися безпосередньо, без маршрутизації через інші підмережі або основну мережу. Це допомагає зменшити перевантаження основної мережі та покращити загальну продуктивність.
Нижче наведено список калькуляторів підмереж, що допоможуть у створенні підмереж для заданого діапазону IP-адрес.
Як працює підмережа?
Уявімо мережу класу C з IP-адресою 192.168.1.0 та маскою підмережі 255.255.255.0. Це означає, що ми маємо 256 доступних IP-адрес, де перші три октети визначають мережеву частину, а останній – частину хоста.
Просто, правда? 😅
Тепер, припустимо, ми хочемо поділити цю мережу на чотири менші підмережі. Для цього потрібно “запозичити” два біти з хост-частини IP-адреси та використати їх для створення додаткових мережевих адрес.
Це вже серйозні технічні питання!
Після запозичення двох бітів, ми отримуємо нову маску підмережі 255.255.255.192.
У двійковій формі ця маска виглядає як 11111111.11111111.11111111.11000000. Перші 26 бітів належать до мережевої частини, а останні 6 – до хостової частини.
Щоб визначити мережеві адреси для кожної з чотирьох підмереж, ми збільшуємо значення останнього октету на 64 (2^6) для кожної підмережі. Це дає нам чотири підмережі з такими мережевими адресами:
192.168.1.0 (оригінальна мережа)
192.168.1.64 (перша підмережа)
192.168.1.128 (друга підмережа)
192.168.1.192 (третя підмережа)
Кожна підмережа тепер має власний діапазон адрес хостів, до 62 адрес на підмережу. Поділ мережі на менші підмережі підвищує продуктивність і безпеку, відокремлюючи різні її частини.
VLAN проти підмережі
Порівняльна таблиця VLAN і Subnet:
| Підмережа | VLAN | |
| Рівень моделі OSI | Працює на 3-му рівні моделі OSI | Працює на 2-му рівні моделі OSI |
| Основна функція | Поділяє мережу на менші підмережі, використовуючи мережеві префікси до різних IP-адрес. | Сегментує мережу на широкомовні домени. |
| Реалізація | Реалізується за допомогою маршрутизаторів. | Реалізується за допомогою комутаторів. |
| Управління | Керує розподілом IP-адрес, маршрутизацією та продуктивністю мережі. | Покращує продуктивність і безпеку мережі шляхом ізоляції трафіку. |
| Охоплення | Зазвичай обмежується одним фізичним розташуванням. | Може охоплювати декілька фізичних місць. |
| Ідентифікація трафіку | Використовує мережеві префікси для розрізнення IP-адрес. | Використовує теги VLAN для розрізнення трафіку. |
| Контроль | Спрощує керування мережею шляхом групування пристроїв із подібними IP-адресами. | Дозволяє більш детальний контроль над мережевим трафіком. |
VLAN і підмережі є двома ключовими складовими мережевої архітектури, кожна з яких має унікальні переваги та можливості.
VLAN є майстром віртуального світу, завдяки своїй здатності сегментувати мережу та ізолювати трафік.
Підмережа, навпаки, панує у фізичному світі, поділяючи мережу на частини, керуючи розподілом IP-адрес, маршрутизацією та продуктивністю.
Випадки використання VLAN
Ізоляція мережевого трафіку
Різні види мережевого трафіку, такі як голос та дані, можуть бути розділені за допомогою VLAN, що зменшує перевантаження та покращує продуктивність мережі.
Безпечний контроль доступу
VLAN можна використовувати для створення окремих мереж для гостьових користувачів, підрядників або різних відділів в організації, що підвищує безпеку та конфіденційність.
Багатокористувацькі середовища
У спільному хостингу або хмарних середовищах VLAN створюють віртуальні мережі для різних клієнтів або орендарів, щоб ізолювати їхній трафік та забезпечити конфіденційність.
Застосунки для відеоконференцій і VoIP
VLAN також можна використовувати для оптимізації продуктивності мережі для застосунків VoIP, відокремлюючи їх трафік від іншого мережевого трафіку.
Випадки використання підмережі
Керування IP-адресами
Підмережі можна використовувати для поділу великої мережі на менші підмережі з метою ефективного керування розподілом IP-адрес.
Продуктивність мережі
Розподіл мережі на менші частини сприяє підвищенню ефективності мережі та зниженню затримок.
Безпека
Підмережі можуть обмежувати доступ до мережевих ресурсів, розміщуючи їх у різних підмережах та контролюючи доступ між ними.
Маршрутизація
Підмережі використовуються для управління мережевою маршрутизацією шляхом перенаправлення трафіку між різними підмережами через маршрутизатори або інші мережеві пристрої.
Географічно розподілені мережі
Підмережі використовуються для створення окремих мереж для географічно віддалених локацій, що покращує продуктивність мережі та зменшує затримку для віддалених користувачів.
Як VLAN і Subnet можна використовувати разом?
До цього моменту ми розглядали VLAN та підмережі окремо.
А що станеться, якщо об’єднати їхні можливості?
Коли VLAN та підмережі використовуються разом, кожній VLAN призначається певна підмережа. Це дозволяє пристроям в межах однієї VLAN обмінюватися даними, використовуючи той самий діапазон IP-адрес та маску підмережі.
Наприклад, мережевий адміністратор може створити VLAN для відділу маркетингу та призначити їй певну підмережу, скажімо, 192.168.1.0/24.
Пристрої в маркетинговій VLAN використовуватимуть IP-адреси в діапазоні від 192.168.1.1 до 192.168.1.254 та маску підмережі 255.255.255.0. Пристрої в інших VLAN матимуть інші підмережі з відповідними діапазонами IP-адрес та масками підмережі.
Це надає мережевим адміністраторам більшу гнучкість в організації пристроїв на основі їхніх функцій, розташування або інших критеріїв, що значно спрощує управління мережею.
Примітка автора
З розвитком технологій, мережеві інженери повинні постійно оновлювати свої знання та розуміти, як використовувати різні технології, такі як підмережі, для покращення продуктивності та безпеки мережі.
Сподіваюся, ця стаття допоможе вам краще зрозуміти VLAN та підмережі, а також те, як вони можуть бути використані разом для створення ефективніших та безпечніших мереж.
Можливо, вам також буде цікаво дізнатися, як усунути затримки мережі за допомогою Wireshark.