VLANs (Virtual Local Area Networks) ermöglichen es, physische Netzwerke in logische Teilnetzwerke zu unterteilen. Hier erfährst du alles, was du über diese Technologie wissen musst, die für die Sicherheit und das Datenmanagement von entscheidender Bedeutung ist.
Anfang der 1990er Jahre waren lokale Netzwerke (LANs) in der Regel flach organisiert: Alle Geräte befanden sich im selben Netzwerksegment und konnten ohne Einschränkungen miteinander kommunizieren.
Dieser Ansatz hatte mehrere Nachteile, insbesondere in Bezug auf die Sicherheit, die Verwaltung des Datenverkehrs und die Flexibilität. Um diese Probleme zu beheben, hat das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) neuartige Computernetzwerke geschaffen: VLANs.
Was ist ein VLAN?
Ein Virtual Local Area Network (VLAN) ist ein logisches Subnetz, das innerhalb eines physischen Netzwerks erstellt wird.
Im Gegensatz zu einem traditionellen lokalen Netzwerk, in dem sich alle Geräte im selben Netzwerksegment befinden, können in einem VLAN Geräte nach Kriterien wie Funktion, Abteilung oder Sicherheit gruppiert werden.
Jedes VLAN ist unabhängig von den anderen. Dadurch können sie separat eingerichtet oder verwaltet werden.
Ihre Funktionsweise beruht auf der Kennzeichnung von Ethernet-Frames, die 1998 von der Digital Equipment Corporation (DEC) mit der Veröffentlichung des Protokolls IEEE 802.1Q erdacht wurde.
Jeder Frame wird mit einem bestimmten Etikett gekennzeichnet, das angibt, zu welchem VLAN er gehört. Netzwerk-Switches verwenden diese Etiketten, um die Frames nur an die entsprechenden Ports weiterzuleiten.
Dadurch wird sichergestellt, dass nur Geräte im selben VLAN miteinander kommunizieren können. Dies ist eine effektive Methode zur logischen Isolierung von Gerätegruppen innerhalb eines Netzwerks.
Was sind die Vorteile?
Einer der Hauptvorteile von VLANs ist die erhöhte Sicherheit, die diese Technologie bietet. Die Isolierung sensibler Daten in separaten virtuellen Netzwerken verhindert, dass unbefugte Benutzer darauf zugreifen können.
So können z. B. Finanzinformationen in einem Sicherheits-VLAN zusammengefasst werden, auf das nur autorisiertes Personal zugreifen kann. Außerdem kann der Zugriff auf bestimmte Segmente des Netzwerks durch Zugriffskontrollen eingeschränkt werden.
Darüber hinaus ermöglichen diese virtuellen LANs eine effizientere Verwaltung des Netzwerkverkehrs. Geräte können nach ihrer Funktion oder ihrem Bandbreitenbedarf gruppiert werden, was dazu beiträgt, die Überlastung des Netzwerks zu verringern.
Als Beispiel könnte man sich vorstellen, dass VoIP-Geräte in einem eigenen VLAN zusammengefasst werden, um eine optimale Dienstqualität bei Telefongesprächen zu gewährleisten.
Es ist auch möglich, Richtlinien zur Priorisierung des Datenverkehrs einzuführen, um sicherzustellen, dass bestimmte Anwendungen oder Dienste bei Bedarf eine höhere Bandbreite erhalten.
Schließlich bieten VLANs eine hohe Skalierbarkeit bei der Verwaltung von Netzwerken. Innerhalb eines bestehenden VLANs können Geräte hinzugefügt oder verschoben werden, ohne dass das gesamte physische Netzwerk konfiguriert werden muss.
Dies vereinfacht den Betrieb erheblich und erhöht die Flexibilität massiv. Diese virtuellen Netzwerke senken auch die Kosten für die physische Verkabelung, da ein einziges Kabel mehrere VLANs unterstützen kann.
Wie funktioniert das?
Für die Einrichtung von VLANs sind kompatible Netzwerk-Switches erforderlich, um die Kennzeichnung von Ethernet-Frames zu unterstützen.
Die im Netzwerk verwendeten Router müssen ebenfalls VLANs und kompatible Routing-Protokolle unterstützen.
Anschließend ist eine entsprechende Softwarekonfiguration erforderlich. Dieser Prozess beinhaltet die Erstellung von VLANs, die Zuweisung von Ports und die Konfiguration von IP-Adressen für jedes VLAN. Diese Einstellungen können über die Verwaltungsschnittstelle des Switches oder Routers vorgenommen werden.
À quoi ça sert ? Cas d’usage et applications
Innerhalb von Unternehmen werden VLANs häufig verwendet, um das Netzwerk nach Abteilungen oder Teams zu segmentieren. Das Ziel ist es, die Verwaltung und Sicherheit von Daten zu erleichtern.
Man stelle sich z. B. vor, dass eine Finanzabteilung in einem von der Verkaufsabteilung getrennten VLAN zusammengefasst wird. Außerdem können Gäste und Besucher vom Hauptnetzwerk isoliert werden, um die Sicherheit zu maximieren.
Internetdienstanbieter wiederum weisen ihren Kunden dedizierte VLANs zu, um ihnen virtuelle Dienste anzubieten.
Dieser Ansatz wird häufig gewählt, um jedem Kunden eine unabhängige Konnektivität und Sicherheit zu bieten. Die Trennung der Netzwerke vermeidet auch potenzielle Interferenzen und Sicherheitsprobleme.
Mit der zunehmenden Verbreitung von vernetzten Objekten sind VLANs auch in Heimumgebungen nützlich. Sie verhindern, dass intelligente Geräte direkten Zugriff auf andere Geräte im Netzwerk haben.
VLANs können auch verwendet werden, um eine bestimmte Bandbreite für Unterhaltungsgeräte zu reservieren, um das Streaming von Medien über Plattformen wie Netflix oder Disney+ zu optimieren.
VLAN und Data Science
VLANs werden von Data Scientists und anderen Datenwissenschaftlern auf verschiedene Weise genutzt, um ihre Aufgaben zu erleichtern und die Verwaltung zu optimieren.
Insbesondere ist es möglich, ein VLAN einzurichten, in dem Rechenserver und Ressourcen für die intensive Datenverarbeitung zusammengefasst werden. Das ist sehr nützlich, um Analyse- und Modellierungsaufgaben durchzuführen, ohne von anderen Netzwerk-Workloads beeinträchtigt zu werden.
Die Isolation sorgt auch für eine gleichbleibende Leistung und ausreichend Bandbreite für alle Datenverarbeitungsaufgaben.
Ebenso können VLANs verwendet werden, um Server oder Rechencluster mit bestimmten Datenquellen zu verbinden: Datenbank, Speichersystem… Dadurch wird die Latenz verringert, was zu einem schnelleren Datenzugriff führt.
Bei großen Datensätzen aus verschiedenen Quellen ermöglichen VLANs die Einführung von Verwaltungsrichtlinien, um große Datenströme zu priorisieren und Engpässe zu minimieren.
Data Scientists arbeiten häufig auch mit sensiblen Datensätzen. Dabei kann es sich um Kunden-, Finanz- oder medizinische Daten handeln.
VLANs ermöglichen es, diese Informationen in separaten Subnetzen mit strengen Zugriffskontrollen zu isolieren. Das erhöht die Sicherheit erheblich.
Um die Zusammenarbeit zu vereinfachen, kann ein Data Science-Team ein VLAN als spezifische Umgebung für den Austausch von Daten und die gemeinsame Nutzung von Ressourcen einrichten.
Fazit: VLANs, unerlässlich für eine effektive Datenverwaltung
Aufgrund der vielen Vorteile, die VLANs bieten, haben sie seit ihrer Erfindung in den späten 1990er Jahren stark an Popularität gewonnen.
Sie werden von vielen Unternehmen eingesetzt, um die Sicherheit und Leistung von Computernetzwerken zu verbessern, aber auch von Rechenzentren, Internetdienstleistern und sogar von Privatpersonen.
Data-Science-Fachleute ihrerseits nutzen diese Technologie, um sensible Daten zu schützen und Ressourcen für ihre Analyse- und Verarbeitungsaufgaben zu reservieren.
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