ทำความรู้จักกับ VLAN/Virtual LAN

VLAN ย่อมาจาก Virtual LAN เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการจำลองสร้างเครือข่าย LAN แต่ไม่ขึ้นอยู่กับการต่อทางกายภาพเช่น สวิตช์หนึ่งตัวสามารถใช้จำลองเครือข่าย LAN ได้ห้าเครือข่าย หรือสามารถใช้สวิตช์สามตัวจำลองเครือข่าย LAN เพียงหนึ่งเครือข่าย เป็นต้น ในการสร้าง VLAN โดยใช้อุปกรณ์เครือข่ายหลายตัว จะมีพอร์ตที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์เครือข่ายแต่ละตัว เรียก Trunk port ซึ่งเสมือนมีท่อเชื่อม หรือ Trunk เป็นตัวเชื่อมด้วย เนื่องจาก VLAN เป็น LAN แบบจำลอง ถึงแม้ว่าจะต่อทางกายภาพอยู่บนอุปกรณ์เครือข่ายตัวเดียวกัน แต่การติดต่อกันนั้นจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่มีความสามารถในการค้นหาเส้นทาง เช่น เราเตอร์ หรือสวิตช์เลเยอร์สาม

ลักษณะพิเศษของ VLAN ทั่วๆ ไปคือ
1. VLAN แต่ละเครือข่ายที่ติดต่อกันนั้น จะมีลักษณะเหมือนกับต่อแยกกันด้วยบริดจ์
2. VLAN สามารถต่อข้ามสวิตช์หลายตัวได้
3. ท่อเชื่อม (Trunks) ต่างๆ จะรองรับทราฟฟิกที่คับคั่งของแต่ละ VLAN ได้

ชนิดของ VLAN
1. Layer 1 VLAN : Membership by ports
    ในการแบ่ง VLAN จะใช้พอร์ตบอกว่าเป็นของ VLAN ใด เช่นสมมุติว่าในสวิตช์ที่มี 4 พอร์ต กำหนดให้ พอร์ต 1, 2 และ 4 เป็นของ VLAN เบอร์ 1 และพอร์ตที่ 3 เป็นของ VLAN เบอร์ 2 ดังรูปที่ 1

Port	VLAN
1	1
2	1
3	2
4	1

2. Layer 2 VLAN : Membership by MAC Address
   ใช้ MAC Address ในการแบ่ง VLAN โดยให้สวิตช์ตรวจหา MAC Address จากแต่ละ VLAN ดูรูปที่ 2

MAC Address	VLAN
1212354145121	1
2389234873743	2
3045834758445	2
5483573475843	1

 

รูปที่ 2 แสดงการกำหนด MAC Address ให้กับ VLAN ต่างๆ

3. Layer 2 VLAN : Membership by Protocol types
    แบ่ง VLAN โดยใช้ชนิดของ protocol ที่ปรากฎอยู่ในส่วนของ Layer 2 Header ดูรูปที่ 3

4. Layer 3 VLAN : Membership by IP subnet Address
    แบ่ง VLAN โดยใช้ Layer 3 Header นั่นก็คือใช้ IP Subnet เป็นตัวแบ่ง

5. Higher Layer VLAN's
   VLAN ทำได้โดยใช้โปรแกรมประยุกต์หรือ service แบ่ง VLAN เช่นการใช้โปรแกรม FTP สามารถใช้ได้ใน VLAN 1 เท่านั้น และถ้าจะใช้ Telnet สามารถเรียกใช้ได้ใน VLAN 2 เท่านั้น เป็นต้น

ทำไมต้องใช้ VLAN

1. เพิ่มประสิทธิภาพของเครือข่าย ในระบบเครือข่ายทั่วไปจะมีการส่งข้อมูล Broadcast จำนวนมาก ทำให้เกิดความคับคั่ง ( Congestion ) และ VLAN มีความสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครือข่ายได้เนื่องจาก VLAN จะจำกัดให้ส่งข้อมูล Broadcast ไปยังผู้ที่อยู่ใน VLAN เดียวกันเท่านั้น

2. ง่ายต่อการบริหารการใช้งาน VLAN อำนวยความสะดวกในการบริหารจัดการโครงสร้างของระบบเครือข่ายให้ง่าย มีความยืดหยุ่น และเสียค่าใช้จ่ายน้อย โดยเพียงเปลี่ยนโครงสร้างทางตรรกะ( Logical ) เท่านั้น ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนโครงสร้างทางกายภาพ กล่าวคือ ถ้าต้องการเปลี่ยนโครงสร้างของ VLAN ก็ทำโดยการคอนฟิกที่อุปกรณ์เครือข่ายใหม่ ไม่จำเป็นเปลี่ยนรูปแบบทางกายภาพของการเชื่อมต่อเครือข่ายที่มีอยู่เดิม

3. เพิ่มการรักษาความปลอดภัยมากขึ้น เนื่องจากการติดต่อระหว่างอุปกรณ์เครือข่ายจะสามารถทำได้ภายใน VLAN เดียวกันเท่านั้น ถ้าต้องการที่จะติดต่อข้าม VLAN ต้องติดต่อผ่านอุปกรณ์ค้นหาเส้นทางหรือสวิตช์เลเยอร์สาม

ข้อเสียและปัญหาที่พบของการใช้ VLAN

1. ถ้าเป็นการแบ่ง VLAN แบบ port-based นั้นจะมีข้อเสียเมื่อมีการเปลี่ยนพอร์ตนั้นอาจจะต้องทำการคอนฟิก VLAN ใหม่
2. ถ้าเป็นการแบ่ง VLAN แบบ MAC-based นั้นจะต้องให้ค่าเริ่มต้นของ VLAN membership ก่อน และปัญหาที่เกิดขึ้นคือในระบบเครือข่ายที่ใหญ่มาก จำนวนเครื่องนับพันเครื่อง นอกจากนี้ถ้ามีการใช้เครื่อง Notebook ด้วย ซึ่งก็จะมีค่า MAC และเมื่อทำการเปลี่ยนพอร์ตที่ต่อก็ต้องทำการคอนฟิก VLAN ใหม่

ช่องโหว่ของการใช้ VLAN

    โดยปกติแล้วจะไม่สามารถส่งข้อมูลข้าม VLAN ได้ถ้าไม่ใช้ เราเตอร์ สวิตช์เลเยอร์สาม หรือตัวกลางที่ช่วยค้นหาเส้นทางอื่นๆ แต่มีช่องโหว่ที่ทำให้ผู้ใช้สามารถส่งข้อมูลข้าม VLAN ได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวกลาง เรียกว่า " การเบรค VLAN " ซึ่งช่องโหว่นี้เกิดจาก Trunking protocol ของสวิตช์บางรุ่น และวิธีการทดสอบคือทำการส่งข้อมูลตัวอย่างจาก VLAN หนึ่งไปยัง VLAN อื่น ที่อยู่บนสวิตช์คนละตัว และข้อมูลที่ส่งนั้นให้ทำการสร้าง ethernet Frame ที่มี Tag 802.1Q และเปลี่ยนค่าของหมายเลข VLAN ให้เป็นค่าของหมายเลข VLAN ปลายทางที่ต้องการเบรค เฟรมที่ถูกสร้างขึ้นใหม่นั้นจะมีลักษณะดังรูปที่ 6 และค่าของ Tag 802.1Q จะมีรูปแบบ "81 00 0n nn" โดยที่ nnn คือหมายเลขของ VLAN ซึ่งผลจากการทดสอบดังกล่างจะสามารถทำการเบรค VLAN ได้

สถานการณ์ต่อไปนี้จะทำให้เกิดช่องโหว่ของ VLAN

1. เมื่อผู้บุกรุกสามารถที่จะเข้าถึงพอร์ตในสวิตช์ที่เป็น VLAN เดียวกันกับ VLAN ของ Trunk port
2. เครื่องเป้าหมายอยู่บนสวิตช์ต่างกันแต่มีกลุ่ม trunk เดียวกัน
3. ผู้บุกรุกทราบถึง MAC address ของเครื่องเป้าหมาย
4. Layer 3 device สามารถสร้าง Connection จาก VLAN เป้าหมายกลับไปยัง VLAN ที่เป็นต้นทางได้

สรุป

เนื่องจากช่องโหว่ที่พบนั้นเป็นช่องโหว่ที่อาจจะไม่สามารถจะป้องกันได้เพราะเป็นช่องโหว่ที่เกิดจากทางผู้พัฒนามาตรฐานและผู้ผลิตอุปกรณ์เครือข่าย ฉะนั้นขอแนะนำว่า ไม่ควรใช้ VLAN เพื่อจุดประสงค์ในการรักษาความปลอดภัยของข้อมูลที่ส่งผ่าน เพียงแต่คุณสมบัติที่ดีของ VLAN นั้นก็ทำให้เป็นทางเลือกอีกทางที่น่าใช้ คุณสมบัติดังกล่าวเช่นสามารถทำการแบ่งเครือข่ายง่าย ลดการ broadcast และ ลดความคับคั่ง ( Collision ) เป็นต้น
แต่ถ้าจำเป็นต้องใช้ VLAN นั้นให้พยายามเลี่ยงการใช้สวิตช์หลายตัว หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือไม่ควรที่จะใช้ Trunk port