VLAN - Virtual Local Area Network / IEEE 802.1q
VLANs sind virtuelle lokale Netze die in IEEE 802.1q standardisiert sind und auf der Schicht 2 des OSI-Schichtenmodells arbeiten. VLANs werden mit Switche realisiert, die in gewisser Weise die Vorteile von Switching und Routing vereinen. Es gilt die Regel: Verbleibt der Netzwerkverkehr innerhalb eines VLANs, wird geswitcht, andernfalls wird in ein anderes VLAN geroutet. Wobei Switching schneller ist als Routing.
Ethernet-Frame nach IEEE 802.1q
Um Daten verzögerungsfrei zu übertragen weist man den Datenpaketen Markierungen zu. Verfahren zur Markierung von Echtzeitdaten gibt es auf verschiedenen Ebenen des OSI-Schichtenmodells.
Auf der Schicht 2 kann der Standard IEEE 802.1q Ethernet-Frames mit so genannten Tags klassifizieren. Insgesamt wird das Ethernet-Frame um 4 Byte verlängert und zusätzliche Informationen in den Header gepackt, die den Datenaustausch innerhalb des VLANs regeln (Tagging). Im ToS-Feld des Ethernet-Headers können drei Bit für die Priorisierung verwendet werden (IP-Precedence). Mit drei Bit können 8 Prioritätsstufen abgebildet und Dienstklassen bzw. einem Class of Service (CoS) zugeordnet werden. Die Veränderung wird von den Treibern des Netzwerk-Adapters vorgenommen und von netzübergreifenden VLAN-Switches ausgewertet.
Damit dieses Verfahren funktioniert, müssen die Netzwerkkomponenten auf der gesamten Übertragungsstrecke in der Lage sein, die Datenpakete zu klassifizieren und zu priorisieren.
Mit diesem Verfahren ist trotzdem keine Garantie der Bandbreite und Verzögerungszeit möglich. Eine Garantie ist nur mit verbindungsorientierten Maßnahmen möglich.
Beispiel-Architektur eines lokalen Netzwerkes mit VLANs
Obwohl die Clients der VLANs 1, 2 und 3 an unterschiedlichen Switche angeschlossen sind, sind sie für unterschiedliche Subnetze adressiert. Die Layer-3-Switche achten anhand der Subnetze auf die gezielte Weiterleitung von Broadcasts. Muss ein Datenpaket das Subnetz wechseln, wird es automatisch in ein anderes VLAN geroutet.