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Was ist ein VLAN und wozu dient es?

Ein VLAN (Virtual Local Area Network) ist eine Netzwerktechnologie, die es Geräten in physisch unterschiedlichen Netzwerksegmenten ermöglicht, logisch im selben Netzwerk zu liegen. VLANs erhöhen die Sicherheit, verbessern die Leistung und vereinfachen die Netzwerkverwaltung, indem sie den Netzwerkverkehr segmentieren.

• Sicherheit: VLANs isolieren den Datenverkehr verschiedener Abteilungen oder Benutzergruppen und verhindern so unbefugten Zugriff. Beispielsweise kann der Datenverkehr der Finanzabteilung in einem separaten VLAN gehalten werden, um den Zugriff anderer Abteilungen einzuschränken.
• Leistung: Durch die Segmentierung des Netzwerkverkehrs wird der Broadcast-Verkehr begrenzt und die Netzwerküberlastung reduziert. Da jedes VLAN seine eigene Broadcast-Domäne hat, wird der Broadcast-Verkehr nur an Geräte innerhalb dieses VLANs weitergeleitet.
• Verwaltungskomfort: VLANs ermöglichen die Neuanordnung von Netzwerksegmenten, ohne die physische Infrastruktur zu verändern. Ein Gerät kann einfach in ein anderes Netzwerksegment verschoben werden, indem sein VLAN geändert wird.

Beispiel: In einem Firmenbüro gibt es Abteilungen für Buchhaltung, Vertrieb und Engineering. Durch die Erstellung eines eigenen VLANs für jede Abteilung (VLAN 10, VLAN 20 und VLAN 30) kann der Datenverkehr zwischen den Abteilungen isoliert werden. Dadurch wird sichergestellt, dass nur autorisierte Personen auf sensible Daten in der Buchhaltungsabteilung zugreifen können.

Grundlegendes Funktionsprinzip von VLANs:

1. VLAN-ID: Jedem VLAN wird eine eindeutige Kennnummer (VLAN-ID) zugewiesen. Diese ID kann ein Wert zwischen 1 und 4094 sein.
2. Tagging (Etikettierung): Ethernet-Frames wird ein Etikett (VLAN-Tag) hinzugefügt, das die VLAN-ID enthält. Dieses Etikett gibt an, zu welchem VLAN der Frame gehört.
3. Switch-Ports: Switch-Ports werden VLANs zugewiesen. Ein Port kann zu einem einzelnen VLAN (Access-Port) oder zu mehreren VLANs (Trunk-Port) gehören.

Access-Port: Sind Ports, die nur zu einem VLAN gehören. Der von diesen Ports kommende und gehende Datenverkehr wird ohne VLAN-Etikett übertragen.

Trunk-Port: Sind Ports, die zu mehreren VLANs gehören. Der über diese Ports laufende Datenverkehr wird zusammen mit dem VLAN-Etikett übertragen. Trunk-Ports ermöglichen die Übertragung von VLAN-Informationen zwischen Switches.

VLAN-Konfigurationsbeispiel (Cisco Switch):

! VLAN 10 erstellen
configure terminal
vlan 10
name Buchhaltung
exit

! VLAN 20 erstellen
vlan 20
name Vertrieb
exit

! FastEthernet0/1-Port VLAN 10 zuweisen
interface FastEthernet0/1
switchport mode access
switchport access vlan 10
exit

! GigabitEthernet0/1-Port als Trunk-Port konfigurieren
interface GigabitEthernet0/1
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport trunk allowed vlan 10,20
exit

Was ist ein Subnetz und wozu dient es?

Ein Subnetz ist der Prozess der Aufteilung eines IP-Netzwerks in kleinere, logische Abschnitte. Subnetze ermöglichen eine effizientere Nutzung von IP-Adressen, eine Steigerung der Netzwerkleistung und eine Verbesserung der Sicherheit.

• IP-Adressen-Effizienz: Durch die Aufteilung eines großen IP-Adressblocks in kleinere Subnetze wird die Anzahl der ungenutzten IP-Adressen reduziert.
• Netzwerkleistung: Durch die Segmentierung des Netzwerkverkehrs wird der Broadcast-Verkehr begrenzt und die Netzwerküberlastung reduziert. Da jedes Subnetz seine eigene Broadcast-Domäne hat, wird der Broadcast-Verkehr nur an die Geräte innerhalb dieses Subnetzes weitergeleitet.
• Sicherheit: Durch die Kontrolle des Datenverkehrs zwischen verschiedenen Subnetzen über Router oder Firewalls wird unbefugter Zugriff verhindert.

Beispiel: Der Adressblock 192.168.1.0/24 kann in zwei Subnetze aufgeteilt werden: 192.168.1.0/25 und 192.168.1.128/25. Dadurch stehen in jedem Subnetz 126 nutzbare IP-Adressen zur Verfügung, und insgesamt können 254 IP-Adressen effizient genutzt werden.

Subnetzmaske: Die Subnetzmaske wird verwendet, um die Netzwerkadresse und die Hostadresse einer IP-Adresse zu bestimmen. Die Subnetzmaske gibt an, welche Bits der IP-Adresse die Netzwerkadresse und welche Bits die Hostadresse darstellen.

Subnetzberechnung: Subnetze werden mithilfe des IP-Adressblocks und der Subnetzmaske berechnet. Die Subnetzmaske wird mit der IP-Adresse per UND-Verknüpfung verknüpft, um die Netzwerkadresse zu bestimmen.

Subnetz-Konfigurationsbeispiel (Linux):

! Zuweisung einer IP-Adresse und Subnetzmaske zur eth0-Schnittstelle
ifconfig eth0 192.168.1.10 netmask 255.255.255.0

! Festlegen des Standard-Gateways
route add default gw 192.168.1.1

CIDR (Classless Inter-Domain Routing): Die CIDR-Notation wird verwendet, um die IP-Adresse und die Subnetzmaske in einem einzigen Ausdruck anzugeben. Beispielsweise repräsentiert 192.168.1.0/24 die IP-Adresse 192.168.1.0 und die Subnetzmaske 255.255.255.0.

Was sind die Hauptunterschiede zwischen VLAN und Subnetz?

VLAN und Subnetz sind zwei verschiedene Technologien, die zur Segmentierung von Netzwerken verwendet werden. Beide tragen dazu bei, die Netzwerkleistung zu verbessern, die Sicherheit zu erhöhen und die Netzwerkverwaltung zu vereinfachen. Ihre Funktionsprinzipien und Anwendungsbereiche sind jedoch unterschiedlich.

VLAN: VLANs werden auf Switches konfiguriert, und Geräte im selben VLAN befinden sich in derselben Broadcast-Domäne. VLANs ermöglichen es, Netzwerksegmente neu zu organisieren, ohne die physische Netzwerkinfrastruktur zu ändern.

Subnetz: Subnetze werden auf Routern konfiguriert, und jedes Subnetz hat seinen eigenen IP-Adressbereich. Subnetze ermöglichen eine effizientere Nutzung von IP-Adressen, eine Steigerung der Netzwerkleistung und eine Verbesserung der Sicherheit. Geräte in verschiedenen Subnetzen kommunizieren über einen Router.

Wichtiger Punkt: VLANs erstellen verschiedene logische Netzwerke im selben physischen Netzwerk, während Subnetze eine effizientere Nutzung von IP-Adressen ermöglichen und den Netzwerkverkehr segmentieren.

Wann werden VLANs verwendet?

VLANs werden in den folgenden Fällen empfohlen:

• Sicherheitsbedürfnisse: Um den Datenverkehr verschiedener Abteilungen oder Benutzergruppen zu isolieren. Beispielsweise kann der Datenverkehr der Finanzabteilung in einem separaten VLAN gehalten werden, um den Zugriff anderer Abteilungen einzuschränken.
• Leistungsbedürfnisse: Um den Netzwerkverkehr zu segmentieren, den Broadcast-Verkehr zu begrenzen und Netzwerküberlastungen zu reduzieren. Beispielsweise können Sie die Netzwerkleistung verbessern, indem Sie eine Servergruppe, die viel Datenverkehr erzeugt, in einem separaten VLAN halten.
• Verwaltungskomfort: Um Netzwerksegmente neu zu organisieren, ohne die physische Infrastruktur zu ändern. Beispielsweise kann ein Gerät einfach in ein anderes Netzwerksegment verschoben werden, indem das VLAN des Geräts geändert wird.
• VoIP-Netzwerke (Voice over IP): Um Sprachverkehr von Datenverkehr zu trennen und QoS-Richtlinien (Quality of Service) anzuwenden. VoIP-Verkehr kann priorisiert werden, indem er in einem separaten VLAN gehalten wird.
• Gastnetzwerk: Sie können die Sicherheit des Unternehmensnetzwerks schützen, indem Sie ein separates VLAN erstellen, um Gästen den Internetzugang zu ermöglichen.

Beispiel aus dem echten Leben: Im Campusnetzwerk einer Universität können drei verschiedene VLANs erstellt werden: Studentennetzwerk, Personalnetzwerk und Gastnetzwerk. Das Studentennetzwerk erhält Internetzugang und Zugriff auf bestimmte Ressourcen, während das Personalnetzwerk Zugriff auf alle Ressourcen erhält. Das Gastnetzwerk bietet nur Internetzugang und verhindert den Zugriff auf das interne Netzwerk der Universität.

Wann werden Subnetze verwendet?

Subnetze sollten in den folgenden Fällen verwendet werden:

• IP-Adressverwaltung: Um einen großen IP-Adressblock in kleinere Subnetze aufzuteilen und so die Anzahl der ungenutzten IP-Adressen zu reduzieren.
• Netzwerkleistung: Um den Broadcast-Traffic zu begrenzen und Netzwerküberlastungen zu reduzieren, indem der Netzwerkverkehr segmentiert wird.
• Sicherheit: Um unbefugten Zugriff zu verhindern, indem der Datenverkehr zwischen verschiedenen Subnetzen über Router oder Firewalls gesteuert wird.
• Geografischer Standort: Um Netzwerke an verschiedenen geografischen Standorten zu trennen. Beispielsweise können die Büros eines Unternehmens in verschiedenen Städten in verschiedenen Subnetzen konfiguriert werden.
• Netzwerkgröße: Um große Netzwerke mit einer großen Anzahl von Geräten zu verwalten. Subnetze unterteilen große Netzwerke in kleinere, verwaltbare Teile.

Beispiel aus dem echten Leben: Ein Unternehmen hat eine Zentrale und Niederlassungen. Durch die Erstellung eines eigenen Subnetzes für die Zentrale und jede Niederlassung können die IP-Adressen der Geräte an jedem Standort auf organisierte Weise verwaltet werden. Darüber hinaus kann die Sicherheit durch die Bereitstellung der Kommunikation zwischen den Niederlassungen über VPN-Tunnel erhöht werden.

Wie werden VLANs und Subnetze zusammen verwendet?

VLANs und Subnetze sind Technologien, die oft zusammen verwendet werden. VLANs gruppieren physische Netzwerksegmente logisch, während Subnetze eine effizientere Nutzung von IP-Adressen ermöglichen und den Netzwerkverkehr segmentieren.

Szenario: In einem Firmenbüro gibt es Abteilungen für Buchhaltung, Vertrieb und Engineering. Für jede Abteilung wird ein eigenes VLAN erstellt (VLAN 10, VLAN 20 und VLAN 30). Jedem VLAN wird ein anderes Subnetz zugewiesen (192.168.10.0/24, 192.168.20.0/24 und 192.168.30.0/24). Auf diese Weise wird der Datenverkehr zwischen den Abteilungen isoliert und jede Abteilung hat ihren eigenen IP-Adressblock.

Schritte zur VLAN- und Subnetzkonfiguration:

1. VLANs erstellen: Erstellen Sie VLANs auf den Switches und weisen Sie jedem VLAN eine VLAN-ID zu.
2. Ports VLANs zuweisen: Weisen Sie die Switch-Ports den entsprechenden VLANs zu.
3. Subnetze festlegen: Legen Sie für jedes VLAN ein Subnetz fest und planen Sie die IP-Adressen.
4. Routing: Konfigurieren Sie einen Router, um die Kommunikation zwischen den VLANs zu ermöglichen. Der Router fungiert als Gateway für jedes VLAN.
5. IP-Adresse zuweisen: Weisen Sie den Geräten IP-Adressen aus dem Subnetz des jeweiligen VLANs zu und geben Sie die IP-Adresse des Routers als Standard-Gateway an.

Beispiel für VLAN- und Subnetzkonfiguration (Cisco Switch und Router):

Switch-Konfiguration:

! VLAN 10 erstellen
configure terminal
vlan 10
name Buchhaltung
exit

! VLAN 20 erstellen
vlan 20
name Vertrieb
exit

! FastEthernet0/1 Port VLAN 10 zuweisen
interface FastEthernet0/1
switchport mode access
switchport access vlan 10
exit

! FastEthernet0/2 Port VLAN 20 zuweisen
interface FastEthernet0/2
switchport mode access
switchport access vlan 20
exit

! GigabitEthernet0/1 Port als Trunk-Port konfigurieren
interface GigabitEthernet0/1
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport trunk allowed vlan 10,20
exit

Router-Konfiguration:

! GigabitEthernet0/0.10 Subinterface erstellen und VLAN 10 zuweisen
interface GigabitEthernet0/0.10
encapsulation dot1Q 10
ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
exit

! GigabitEthernet0/0.20 Subinterface erstellen und VLAN 20 zuweisen
interface GigabitEthernet0/0.20
encapsulation dot1Q 20
ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
exit

In dieser Konfiguration werden VLAN 10 und VLAN 20 auf dem Switch erstellt und die entsprechenden Ports diesen VLANs zugewiesen. Auf dem Router werden Subinterfaces (GigabitEthernet0/0.10 und GigabitEthernet0/0.20) für die GigabitEthernet0/0-Schnittstelle erstellt und jedes Subinterface dem entsprechenden VLAN zugewiesen. Jedem Subinterface wird eine IP-Adresse und eine Subnetzmaske zugewiesen, um das Routing zwischen den VLANs zu ermöglichen.

Was ist bei der Auswahl von VLAN und Subnetz zu beachten?

Die Wahl von VLAN und Subnetz hängt von Faktoren wie der Größe und Komplexität des Netzwerks, den Sicherheitsanforderungen und den Leistungszielen ab. Es ist wichtig, die folgenden Punkte zu beachten, um die richtige Wahl zu treffen:

• Netzwerkgröße: Für kleine Netzwerke kann ein einzelnes Subnetz ausreichend sein, während für große Netzwerke die Verwendung mehrerer Subnetze die IP-Adressverwaltung vereinfacht.
• Sicherheitsanforderungen: In Netzwerken mit hohen Sicherheitsanforderungen können VLANs und Subnetze verwendet werden, um den Datenverkehr verschiedener Abteilungen oder Benutzergruppen zu isolieren.
• Leistungsziele: In Netzwerken mit hohem Datenverkehr können VLANs und Subnetze verwendet werden, um den Broadcast-Verkehr zu begrenzen und Netzwerküberlastungen zu reduzieren.
• Verwaltungskomfort: VLANs können verwendet werden, um Netzwerksegmente neu zu organisieren, ohne die physische Infrastruktur zu ändern.
• Kosten: VLANs werden auf Switches konfiguriert, während Subnetze auf Routern konfiguriert werden. Es ist wichtig, die Kosten beider Technologien zu berücksichtigen.

Wichtiger Punkt: Die Wahl zwischen VLAN und Subnetz sollte basierend auf den Bedürfnissen und Anforderungen des Netzwerks getroffen werden. Beide Technologien haben ihre Vor- und Nachteile. Um die richtige Wahl zu treffen, ist es wichtig, die Anforderungen des Netzwerks sorgfältig zu analysieren und die geeignete Technologie auszuwählen.