Co to są LAN i VLAN? Przewodnik wprowadzający

Sieci LAN i VLAN, choć często ze sobą kojarzone, pełnią nieco odmienne role. LAN, czyli sieć lokalna, to fundament, umożliwiający komunikację między różnorodnymi urządzeniami w ograniczonym obszarze. Z kolei VLAN to logiczne rozszerzenie LAN, podnoszące jej możliwości poprzez segmentację i optymalizację przepływu danych.

Podstawowe sieci LAN, choć funkcjonalne, mogą w miarę rozrostu obciążać infrastrukturę, prowadząc do przeciążeń. Dlatego, aby zapobiegać takim sytuacjom, sieci LAN często dzieli się na mniejsze, bardziej wydajne podsieci robocze.

Stąd właśnie pomysł na wprowadzenie VLAN, czyli wirtualnych sieci LAN. Ich głównym celem jest logiczne rozdzielenie sieci w celu zwiększenia wydajności i bezpieczeństwa.

Mimo że zarówno LAN, jak i VLAN służą do komunikacji w obrębie sieci, różnią się pod względem technologii, cech i sposobu działania.

W dalszej części artykułu szczegółowo omówimy oba te pojęcia, przedstawiając ich rodzaje, zasady działania, zastosowania oraz kluczowe różnice.

Zacznijmy więc naszą analizę!

Czym jest sieć LAN?

Sieć lokalna (LAN) to system połączeń między komputerami i innymi urządzeniami, umożliwiający im wzajemną komunikację na stosunkowo niewielkim obszarze. Może to być biuro, szkoła, budynek mieszkalny czy inny, ograniczony przestrzennie, teren. Sieci LAN są zazwyczaj ekonomiczne, wykorzystują tańsze komponenty sieciowe i okablowanie.

Sieci LAN udostępniają liczne zasoby, takie jak aplikacje, drukarki, kamery, pliki i inne, co ułatwia wykonywanie pracy. Nawet gdy dany zasób nie jest dostępny lokalnie, często można uzyskać do niego dostęp zdalnie.

Przełącznik (lub zestaw przełączników) łączy grupę urządzeń i komputerów za pomocą protokołów TCP/IP. Adresy prywatne w sieci LAN są unikalne i odróżniają je od adresów urządzeń w innych sieciach. Dzięki ograniczonej liczbie podłączonych urządzeń, dane przesyłane są z dużą prędkością.

Z założenia elementy sprzętowe LAN, takie jak karty sieciowe, kable Ethernet czy koncentratory, powinny być tanie, a połączenie szybkie. Sieci LAN są szeroko stosowane, ponieważ są proste w konfiguracji i zarządzaniu.

Do prawidłowej komunikacji w sieci LAN wykorzystuje się kable koncentryczne i skrętki. Dzięki ograniczonej odległości, jaką pokonują te media, zakłócenia i niedokładności są minimalizowane. W starszych sieciach LAN prędkość transferu danych wahała się od 4 do 16 Mb/s.

Współcześnie prędkość transmisji danych w sieci LAN znacznie wzrosła, osiągając wartości od 100 do 1000 Mb/s. Opóźnienie propagacji w sieci LAN jest stosunkowo krótkie. Małe sieci LAN mogą łączyć zaledwie dwa komputery, podczas gdy duże obejmują tysiące urządzeń.

Sieci LAN najczęściej bazują na połączeniach przewodowych, chociaż w niektórych miejscach można spotkać również połączenia bezprzewodowe. Charakteryzują się one wysoką odpornością na awarie i mniejszym obciążeniem.

Czym jest sieć VLAN?

Wirtualna sieć lokalna (VLAN) to logiczna struktura sieci, która grupuje wybrane urządzenia w celu współdzielenia fizycznej sieci LAN, jednocześnie izolując ruch sieciowy poszczególnych grup. Jest to swego rodzaju „podział” sieci wirtualnej.

Sieci VLAN działają na przełącznikach wyższej klasy. Umożliwiają one różnym sieciom funkcjonowanie, jakby były częścią tej samej sieci LAN. Jedną z największych zalet sieci VLAN jest możliwość redukcji opóźnień, zwiększenie wydajności i oszczędność zasobów sieciowych.

Sieci VLAN wspierają zarządzanie, skalowalność i bezpieczeństwo sieci. Pomagają też w płynnej kontroli przepływu danych. Główną cechą sieci VLAN jest możliwość segmentacji i łączenia sieci LAN w zależności od potrzeb.

Dzięki podziałowi domeny rozgłoszeniowej można osiągnąć wyższą przepustowość. Sieci VLAN eliminują konieczność używania wielu przełączników w podsieciach przedsiębiorstwa. Implementacja VLAN odbywa się za pomocą przełączników, gdzie każdy port jest przypisany do konkretnej wirtualnej sieci LAN.

Porty w sieci VLAN mogą kontrolować rozgłoszenia. Zwiększa to również bezpieczeństwo połączenia, ograniczając transmisję do konkretnego portu i umożliwiając tworzenie wielu transmisji z jednego portu.

VLAN charakteryzuje się większą elastycznością, ponieważ porty można w razie potrzeby przełączać. Redukuje to koszty i eliminuje konieczność zakupu drogich przełączników do rozdzielenia podsieci. Sieć VLAN tworzy hierarchiczną strukturę, umożliwiającą przypisywanie adresów IP do segmentów sieci.

Zakresy VLAN:

Do najważniejszych zakresów VLAN należą:

VLAN 0-4095: Zakres zarezerwowany, nieprzeznaczony do użytku.
VLAN 1: Domyślny przełącznik, nieusuwalny i niemodyfikowalny, lecz użyteczny.
VLAN 2-1001: Standardowy zakres VLAN, który można tworzyć, edytować i usuwać.
VLAN 1002-1005: Domyślne ustawienia CISCO, przeznaczone dla FDDI i Token Ring. Nie można ich usunąć.
VLAN 1006-4094: Rozszerzony zakres dla wirtualnych sieci LAN.

Główne cele sieci VLAN:

Zwiększenie wydajności urządzeń poprzez ograniczenie ruchu, który musi przetwarzać lub widzieć dany punkt końcowy.
Poprawa bezpieczeństwa sieci poprzez umożliwienie precyzyjnej kontroli dostępu między urządzeniami. Przykładowo, zespoły sieciowe mogą ograniczyć dostęp do zarządzania urządzeniami IoT lub sprzętem sieciowym tylko do wybranych sieci VLAN.
Ułatwienie administracji poprzez grupowanie urządzeń o podobnych funkcjach. Administratorzy mogą umieścić wszystkie urządzenia rozliczeniowe w jednej sieci VLAN, a komputery działu kadr w innej.

LAN a VLAN: rodzaje

Rodzaje sieci LAN

Wyróżniamy dwa główne rodzaje sieci LAN:

#1. Przewodowa sieć LAN

Przewodowe sieci LAN wykorzystują okablowanie i przełączniki Ethernet do łączenia serwerów, urządzeń IoT i komputerów końcowych z sieciami korporacyjnymi. W przypadku małych firm sieć przewodowa często składa się z jednego niezarządzanego przełącznika LAN i portów Ethernet do podłączenia urządzeń.

Większe sieci LAN mogą obsługiwać tysiące urządzeń i wymagają bardziej zaawansowanego oprogramowania, sprzętu oraz konfiguracji, aby zapewnić stabilne działanie.

#2. Bezprzewodowe sieci LAN

Bezprzewodowe sieci LAN wykorzystują standard IEEE 802.11 do przesyłania danych między siecią a urządzeniami końcowymi przy użyciu fal radiowych. Sieci bezprzewodowe są często bardziej opłacalne i elastyczne niż przewodowe.

Rodzaje sieci VLAN

Sieci VLAN dzielą się na dwa podstawowe rodzaje:

#1. Oparte na portach lub statyczne sieci VLAN

Administratorzy sieci tworzą statyczne sieci VLAN, przypisując porty przełącznika sieciowego do konkretnej sieci VLAN. Te porty komunikują się wyłącznie z przypisanymi im sieciami VLAN. Chociaż sieci VLAN oparte na portach są często nazywane statycznymi, można je zmieniać ręcznie w czasie rzeczywistym lub za pomocą automatyzacji sieci.

#2. Oparte na użyciu lub dynamiczne sieci VLAN

Ten typ sieci VLAN tworzony jest poprzez dynamiczne przekazywanie ruchu do odpowiedniej sieci VLAN na podstawie urządzenia generującego ruch lub jego rodzaju. Port przypisywany jest do sieci VLAN na podstawie tożsamości urządzenia, wskazanej w certyfikacie bezpieczeństwa lub używanych protokołach sieciowych.

Jeden port może być powiązany z kilkoma dynamicznymi sieciami VLAN. Zmiana urządzenia podłączonego do portu lub zmiana jego sposobu użytkowania może spowodować zmianę sieci VLAN przypisanej do danego portu.

LAN kontra VLAN: jak to działa?

Jak działa sieć LAN?

Do prawidłowego działania sieci LAN potrzebne są następujące elementy:

Interfejsy sieciowe: Są to urządzenia elektroniczne i komputerowe, pełniące rolę punktów końcowych do wysyłania i odbierania danych.
Połączenia międzysieciowe: Umożliwiają przesyłanie informacji i danych między urządzeniami. Elementami połączenia są media sieciowe i karty sieciowe. Media bezprzewodowe lub kable służą do przesyłania sygnałów, a karty sieciowe (NIC) przekształcają informacje do postaci odpowiedniej do transmisji w sieci LAN.
Urządzenia sieciowe: Należą do nich przełączniki, koncentratory i routery. Te urządzenia łączą różne segmenty sieci LAN lub interfejsy. Przełączniki i koncentratory działają w warstwie 2, a routery w warstwie sieciowej 3.
Protokoły: Sterują transmisją danych w sieci LAN. Do protokołów tych zaliczamy ARP, DHCP, IP itp.

Jak działa sieć VLAN?

Źródło obrazu: aktywny zasięg

Sieć VLAN jest rozpoznawana na przełączniku sieciowym za pomocą identyfikatora VLAN. Każdy port przełącznika ma przypisany jeden lub więcej identyfikatorów VLAN. Jeśli do portu nie zostanie przypisany konkretny identyfikator, trafia on do domyślnej sieci VLAN. Każda sieć VLAN umożliwia dostęp do łącza danych hostom podłączonym do portów przełącznika, które zostały skonfigurowane z danym identyfikatorem VLAN.

Identyfikator VLAN jest następnie przekształcany w znacznik VLAN, który jest 12-bitowym polem w nagłówku danych każdej ramki Ethernet wysyłanej w obrębie sieci VLAN. 12-bitowy znacznik umożliwia zdefiniowanie do 4096 sieci VLAN. Znacznik VLAN został zdefiniowany przez IEEE w standardzie 802.1Q.

Gdy ramka Ethernet jest odbierana z podłączonego hosta, nie ma znacznika VLAN. W takiej sytuacji przełącznik dodaje znacznik. W sieci VLAN opartej na portach przełącznik wstawia znacznik powiązany z identyfikatorem VLAN portu. W sieci VLAN opartej na użyciu, znacznik jest powiązany z identyfikatorem urządzenia lub rodzajem generowanego ruchu.

Następnie przełączniki przekazują ramki z tagami do miejsca docelowego, wysyłając je tylko do portów, z którymi powiązana jest sieć VLAN. Nieznany ruch unicast, multicast i broadcast jest przekazywany do wszystkich portów w danej sieci VLAN. Gdy ramka dotrze do docelowego portu przełącznika, znacznik VLAN jest usuwany przed przesłaniem ramki do urządzenia końcowego.

LAN kontra VLAN: zalety i wady

Zalety sieci LAN

LAN są stosunkowo tanim medium transmisyjnym.
Ułatwiają fizyczne połączenie urządzenia z nośnikiem.
Umożliwiają szybki transfer danych.
Zapewniają wzajemne połączenia między wieloma urządzeniami.
Są elastyczne i łatwe do rozbudowy.
Umożliwiają blokowanie plików.
Oferują system zabezpieczeń przed nieautoryzowanym dostępem do danych.

Wady sieci LAN

Sieć LAN wymaga przestrzeni pamięci w każdym komputerze, który jest podłączony do sieci, zmniejszając tym samym dostępną pamięć dla użytkowników.
Obsługa sieci LAN może być skomplikowana. Użytkownicy mogą mieć trudności ze zrozumieniem poleceń sieciowych, a autoryzacja i instalacja sieci LAN wymaga specjalistycznej wiedzy technicznej i prawnej.
Niektóre aplikacje mogą nie działać prawidłowo w środowisku sieciowym.

Zalety sieci VLAN

VLAN rozwiązuje wiele problemów związanych z transmisją.
Zmniejsza rozmiar domeny rozgłoszeniowej.
Zapewnia dodatkową warstwę bezpieczeństwa.
Ułatwia zarządzanie urządzeniami.
Pozwala grupować urządzenia według funkcji, a nie lokalizacji.
Umożliwia tworzenie grup urządzeń działających, jakby były w jednej sieci.
Pozwala logicznie segmentować sieci według zespołów, funkcji lub działów.
Umożliwia geograficzne uporządkowanie sieci.
Zapewnia wyższą wydajność.

Wady sieci VLAN

Może wystąpić wyciek pakietu z jednej sieci VLAN do drugiej.
Wstrzyknięcie pakietu może prowadzić do cyberataków.
W większych sieciach konieczny może być dodatkowy router do zarządzania obciążeniem.
Mogą wystąpić problemy z interoperacyjnością.
Sieć VLAN nie może przekazywać ruchu sieciowego do innej sieci VLAN.

LAN kontra VLAN: zastosowania

Zastosowania sieci LAN

Sieci LAN są szeroko stosowane w biurach, szpitalach, szkołach, umożliwiając współdzielenie zasobów takich jak dane, drukarki, Internet, skanery itp.
Umożliwiają użytkownikom domowym dostęp do Internetu.
Są powszechnie wykorzystywane w przemyśle do koordynowania działań maszyn.
Szybkie sieci LAN służą do łączenia ze sobą wolniejszych sieci.

Zastosowania sieci VLAN

VLAN jest przydatna w sytuacjach dużego ruchu w sieci LAN.
Stosuje się ją w sieciach z więcej niż 200 urządzeniami.
Jest niezbędna, gdy grupa użytkowników potrzebuje zaawansowanych zabezpieczeń.
Idealnie sprawdza się w sytuacjach, gdy urządzenia są spowalniane przez nadmiar transmisji.
Umożliwia tworzenie jednego logicznego przełącznika z wielu fizycznych.

LAN a VLAN: różnice

Konfiguracja sieci LAN jest zazwyczaj bardziej kosztowna, podczas gdy konfiguracja sieci VLAN to inteligentna i bardziej ekonomiczna strategia organizacji.

Poniżej przedstawiamy tabelaryczne zestawienie różnic między sieciami LAN i VLAN:

LAN	VLAN
Sieć LAN to grupa komputerów i urządzeń podłączonych w ograniczonym obszarze.	Sieć VLAN to sieć utworzona w ramach jednej lub więcej sieci LAN.
LAN działa w jednej domenie rozgłoszeniowej.	VLAN działa w wielu domenach rozgłoszeniowych.
Wprowadzona w latach 70.	Wprowadzona w 2003 r.
Koszt sieci LAN jest wyższy.	Koszt sieci VLAN jest niższy.
Opóźnienia są stosunkowo duże.	Opóźnienia są małe.
Wykorzystuje routery, przełączniki i koncentratory.	Wykorzystuje przełączniki i mosty.
Używa standardowych protokołów Ethernet, takich jak FDDI i Token Ring.	Używa protokołów VTP i ISP.
Maksymalny zasięg wynosi około 2 mil.	Ma podobny zasięg połączenia.
Pakiety są obsługiwane przez każde urządzenie w sieci LAN.	Pakiety są wysyłane do określonych domen rozgłoszeniowych.
Sieć LAN jest mniej wydajna.	Sieć VLAN jest bardzo wydajna.
Do korzystania z sieci LAN nie jest potrzebna specjalistyczna wiedza.	Do konfiguracji sieci VLAN wymagana jest znajomość wielu poleceń.
Bezpieczeństwo sieci LAN jest ograniczone.	Środki bezpieczeństwa są podejmowane na routerze. VLAN poprawia bezpieczeństwo sieci.
Sieć LAN filtruje ramki i jest mniej skalowalna.	VLAN określa protokoły i porty do identyfikacji ramki.

Podsumowanie

Wirtualna sieć lokalna (VLAN) jest rozwinięciem tradycyjnej sieci lokalnej (LAN), które zwiększa jej możliwości poprzez logiczny podział na mniejsze domeny rozgłoszeniowe. Ten podział tworzy wiele logicznych sieci LAN w ramach jednego przełącznika, obniżając koszty i redukując ruch, a jednocześnie zwiększając wygodę, bezpieczeństwo i wydajność administracji.

Sieci VLAN ułatwiają zarządzanie siecią, rozwiązywanie problemów i poprawiają bezpieczeństwo wszystkich podłączonych urządzeń sieciowych.

Zachęcamy również do zapoznania się z artykułami o narzędziach do testowania prędkości internetu, które pozwolą na ocenę przepustowości sieci Wi-Fi i mobilnej.