VLAN - Virtual LAN là gì? Lợi ích và cách cài đặt VLAN

Vinh Phạm

1652

17-09-2018

Chắc hẳn bạn đã từng nghe đến khái niệm mạng VLAN hay mạng LAN ảo trong cuộc sống thường ngày, nhưng có bao giờ bạn tự đặt ra những câu hỏi như: VLAN là gì? Có những loại VLAN nào? Mặc dù VLAN khá phổ biến tại Việt Nam nhưng rất ít người biết về công nghệ thông minh này. Để hiểu rõ hơn về thuật ngữ này, bạn nhất định không thể bỏ qua những thông tin hữu ích trong bài viết dưới đây.

VLAN - Virtual LAN là gì?

VLAN (Virtual Local Area Network) hay mạng LAN ảo là một nhóm các máy tính (logical subnetwork) được kết nối với một mạng chung nhưng không ở gần nhau. Một VLAN bao gồm một nhóm logic các thiết bị mạng được thiết lập dựa trên các yếu tố thiết yếu của công ty: chức năng, bộ phận, tính ứng dụng,... Về kỹ thuật, VLAN là một miền quảng bá được tạo bởi các switch. Thông thường, router đóng vai trò tạo ra miền quảng bá. Đối với VLAN, switch có khả năng tạo miền quảng bá.

Quá trình này được thực hiện khi quản trị viên cài đặt các cổng switch trong VLAN, ngoại trừ VLAN 1 (mặc định). Tất cả các cổng trong mạng VLAN đơn đều thuộc một miền quảng bá duy nhất. Do các switch có khả năng giao tiếp với nhau, nên một số cổng trên switch A có thể nằm trong VLAN 10 và một số cổng trên switch B cũng có thể thuộc VLAN 10. Nhìn chung, tất cả máy tính đều có thể giao tiếp với nhau do thuộc cùng một VLAN. Nếu không được cấu hình bổ sung, chúng còn có thể giao tiếp với các máy tính khác không thuộc VLAN này.

Phân loại VLAN

Mạng VLAN có ba loại chính, bao gồm:

• Port-based VLAN: Đây là cấu hình VLAN phổ biến và đơn giản. Mỗi cổng của Switch gắn với một VLAN xác định (mặc định là VLAN 1), theo đó bất cứ thiết bị host nào gắn vào cổng đó đều thuộc một VLAN cụ thể.
• MAC address-based VLAN: Cấu hình này ít được sử dụng hơn do có nhiều nhược điểm trong quá trình quản lý. Mỗi một địa chỉ MAC được đánh dấu với một VLAN cụ thể.
• Protocol-based VLAN: Cấu hình này khá giống với MAC address-based nhưng sử dụng địa chỉ IP/logic thay thế cho địa chỉ MAC. Trên thực tế, Protocol-based VLAN không còn được sử dụng nhiều do sự xuất hiện của giao thức DHCP (Cấu hình máy chủ).

VLAN hoạt động như thế nào?

Mạng VLAN được tạo ra bằng cách thêm tag hoặc header vào mỗi frame Ethernet. Tag này sẽ cho biết frame sẽ được gửi đến VLAN nào. Các thiết bị trong những VLAN khác nhau sẽ không thấy lưu lượng của nhau trừ phi được kết nối với router được cấu hình cho việc này.

Lợi ích của một VLAN

Khi được thiết lập đúng cách, VLAN có thể mang lại nhiều lợi ích cho người dùng như:

• Tiết kiệm băng thông của hệ thống mạng: Do VLAN có thể chia nhỏ mạng LAN thành các đoạn (segment) với mỗi đoạn là một vùng quảng bá (broadcast domain). Khi có một gói tin quảng bá (broadcast), nó sẽ chỉ được gửi duy nhất trong VLAN tương ứng. Từ đó giúp tiết kiệm băng thông mạng tốt hơn.
• Tăng cường khả năng bảo mật: Các VLAN khác nhau sẽ không truy cập lẫn nhau được nếu không có khai báo định tuyến. Chính vì thế, VLAN giúp kiểm soát tốt các thiết bị có quyền truy cập cục bộ vào nhau.
• Dễ dàng thêm/bớt máy tính vào VLAN: Người dùng có thể dễ dàng thêm máy tính vào VLAN bằng cách cấu hình cổng cho máy đó vào VLAN mong muốn.
• Cải thiện tính linh động của mạng: Người dùng có thể di chuyển các thiết bị dễ dàng hơn với VLAN. VLAN có thể được cấu hình tĩnh hoặc động. Đối với cấu hình tĩnh, cần phải cấu hình cho từng cổng của mỗi switch và gán vào một VLAN xác định. Còn trong cấu hình động, mỗi cổng của switch có thể tự cấu hình VLAN dựa trên địa chỉ MAC của thiết bị được kết nối vào.

Không chỉ vậy, VLAN còn giúp cải thiện hiệu suất tổng thể của các busy network do có khả năng nhóm các client devices thường xuyên liên lạc với nhau. Lưu lượng giữa các thiết bị được chia thành hai hoặc nhiều mạng vật lý cần được xử lý bởi các core routers của mạng, nhưng với VLAN, có thể xử lý lưu lượng hiệu quả hơn bằng các chuyển mạch mạng thay thế.

VLAN đóng vai trò quan trọng ra sao?

VLAN trở nên đặc biệt cần thiết khi mạng máy tính quá lớn và có lưu lượng truy cập quá nhiều. Ví dụ, đối với các doanh nghiệp sở hữu mạng máy tính lớn, họ thường thiết lập VLAN để phân vùng mạng, giúp cải thiện việc quản lý lưu lượng truy cập.

Trên switch Cisco, VLAN được kích hoạt mặc định và tất cả máy tính đều nằm trong một VLAN là VLAN 1. Do đó nên theo mặc định, bạn có thể sử dụng tất cả các cổng trên switch và tất cả máy tính đều có thể giao tiếp với nhau.

Nếu gặp phải một trong các trường hợp dưới đây, bạn nên cân nhắc sử dụng VLAN:

• Mạng LAN có hơn 200 máy tính
• Lưu lượng quảng bá (broadcast traffic) trong mạng LAN quá lớn
• Cần tăng cường bảo mật và đẩy nhanh tiến độ của các nhóm làm việc do có nhiều bản tin quảng bá
• Chuyển một switch đơn thành nhiều switch ảo (virtual switch)
• Các nhóm làm việc cần nằm trên cùng một miền quảng bá do dùng chung các ứng dụng. Chẳng hạn như một doanh nghiệp sử dụng điện thoại VoIP, một số muốn sử dụng điện thoại thuộc mạng VLAN khác, không cùng với người dùng thường xuyên.

VLAN tĩnh và động

Các network administrators thường hay sử dụng các VLAN tĩnh hơn là "port-based VLANs". Một VLAN tĩnh yêu cầu quản trị viên phải chuyển các cổng riêng lẻ trên network chuyển sang virtual network. Bất kỳ thiết bị nào đi kèm với cổng đó, đều sẽ trở thành một thành viên của cùng một virtual network được gán trước đó (pre-assigned virtual network).

Cấu hình VLAN động cho phép quản trị viên xác định tư cách thành viên mạng theo đặc điểm của thiết bị thay vì vị trí cổng chuyển đổi của họ. Ví dụ, một VLAN động có thể được xác định với một danh sách các địa chỉ vật lý (các địa chỉ MAC) hoặc các tên tài khoản mạng.

Một VLAN tĩnh chuyển các cổng riêng lẻ trên network chuyển sang virtual network

VLAN gắn thẻ (VLAN Tagging) và VLAN tiêu chuẩn (Standard VLANs)

VLAN tags cho mạng Ethernet tuân thủ tiêu chuẩn công nghiệp IEEE 802.1Q. Một 802.1Q tag bao gồm 32 bits (4 bytes) dữ liệu được chèn vào tiêu đề khung Ethernet (Ethernet frame header).

16 bit đầu tiên của trường này chứa mã số 0x8100 được mã hóa cứng kích hoạt các thiết bị Ethernet nhận biết khung là thuộc về VLAN 802.1Q.

12 bit cuối cùng của trường này chứa số VLAN, từ 1 đến 4094.

Các best practices của quản trị VLAN xác định một số loại tiêu chuẩn của virtual network:

• Native LAN: Các thiết bị VLAN Ethernet xử lý tất cả các frames không được gắn thẻ là thuộc về mạng LAN gốc theo mặc định. Native LAN là VLAN 1, mặc dù quản trị viên có thể thay đổi con số mặc định này.
• Management VLAN: Được sử dụng để hỗ trợ kết nối từ xa từ quản trị viên mạng. Một số mạng sử dụng VLAN 1 làm management VLAN trong khi các mạng khác thiết lập một con số đặc biệt chỉ cho mục đích này (để tránh xung đột với lưu lượng mạng khác).

Hướng dẫn cài đặt một VLAN

Ở cấp độ cao, người quản trị mạng thiết lập các VLAN mới như sau:

• Chọn một số VLAN hợp lệ.
• Chọn một dải địa chỉ IP riêng cho các thiết bị trên VLAN đó sử dụng.
• Cấu hình thiết bị chuyển đổi trong cài đặt tĩnh hoặc động. Cấu hình tĩnh yêu cầu quản trị viên chỉ định số VLAN cho mỗi cổng chuyển đổi trong khi cấu hình động yêu cầu chỉ định danh sách địa chỉ MAC hoặc tên người dùng cho số VLAN.
• Cấu hình định tuyến giữa các VLAN nếu cần. Nếu muốn cấu hình hai hoặc nhiều VLAN để giao tiếp với nhau, bạn cần phải sử dụng bộ định tuyến VLAN (VLAN-aware router) hoặc bộ chuyển mạch Lớp 3 (Layer 3 switch).
• Các công cụ quản trị và giao diện được sử dụng rất khác nhau tùy thuộc vào thiết bị liên quan.

>>> Xem thêm: Hướng dẫn Config Bonding và Inter Vlan trên Server Linux