我们可以把一个大型网络想象成一个热闹的大集市，里面人来人往，各种摊位琳琅满目。在这个集市里，如果所有的人都混在一起，没有分区管理，那么当有人大声呼喊寻找某样东西时，整个集市都会被打扰，而且不同类型摊位之间的干扰也会让交易变得混乱不堪。

VLAN（虚拟局域网）就如同给这个集市进行了分区。它能在逻辑上将一个物理网络划分成多个独立的广播域。以企业网络为例，企业通常有财务部、研发部、销售部等多个部门。通过VLAN技术，我们可以把财务部的所有计算机划分到一个VLAN中，研发部的划分到另一个VLAN，销售部的再划分到一个VLAN。

这样一来，财务部内部计算机之间的通信就只在它们自己的VLAN内进行，就像在一个独立的小房间内交流，不会影响到其他部门的计算机。这不仅减少了广播流量对网络带宽的占用，提高了网络性能，还增强了网络的安全性，因为不同VLAN之间的设备默认不能直接通信，就像不同房间的人不能随意进入其他房间一样，有效防止了敏感信息的泄露。

工业网关在其中的作用

在现实生活中，不同城市之间的人们要进行交流和贸易，就需要有桥梁、道路等交通设施来连接。在网络世界里，不同VLAN之间的设备也需要进行通信，这时就需要网关来充当“桥梁”。

网关的作用是连接不同网络，并实现不同网络之间数据的转发和协议转换。当VLAN A中的设备要向VLAN B中的设备发送数据时，数据首先会到达本VLAN的网关。网关会对数据进行处理，查看目标设备的地址，然后根据路由表将数据转发到VLAN B的网关，最终由VLAN B的网关将数据交付给目标设备。

举个例子，就好比您要从自己居住的小区（VLAN A）去另一个小区（VLAN B）看望朋友。您需要先到小区门口（VLAN A的网关），然后通过公共交通（网络链路）到达朋友所在小区的门口（VLAN B的网关），最后才能进入朋友家。

网关的两种选择

路由器

路由器是一种常见的网络设备，它可以作为网关来连接不同网络。如果使用路由器作为不同VLAN的网关，每个VLAN都需要通过物理接口与路由器相连。例如，一个企业网络中有三个VLAN，那么路由器就需要有三个物理接口分别连接这三个VLAN。

这种方式虽然能够实现不同VLAN之间的通信，但存在一些局限性。随着企业网络中VLAN数量的增加，路由器所需的物理接口数量也会相应增多，这不仅会增加网络设备的成本，还会使网络拓扑变得复杂，增加管理和维护的难度。而且，路由器在处理数据转发时，需要进行较为复杂的操作，这在一定程度上会影响数据传输的效率。

三层交换机

三层交换机是在二层交换机的基础上集成了路由功能的新型网络设备。它通过vlanif接口来实现不同VLAN之间的通信，vlanif接口是一种虚拟接口，不受物理接口数量的限制。

还是以上述企业网络为例，使用三层交换机作为网关时，我们可以在三层交换机上为每个VLAN创建一个对应的vlanif接口，并为其分配一个IP地址，这个IP地址就作为该VLAN内设备的网关地址。这样，无论企业有多少个VLAN，都只需要一个三层交换机就可以实现它们之间的通信，大大简化了网络拓扑结构，降低了成本。

同时，三层交换机采用了硬件转发技术，在处理数据转发时速度更快，能够满足企业网络对高效数据传输的需求。因此，在实际的网络建设中，三层交换机成为了连接不同VLAN的首选网关设备。

划分VLAN与使用三层交换机

需要明确的是，划分VLAN和使用三层交换机是两个相对独立但又协同工作的过程。二层交换机就具备划分VLAN的功能，它可以根据端口、MAC地址、协议类型等方式将设备划分到不同的VLAN中。例如，我们可以将交换机的1 - 10端口划分到VLAN 10，11 - 20端口划分到VLAN 20。

而三层交换机的引入主要是为了解决不同VLAN之间通信的问题。即使没有三层交换机，我们依然可以使用二层交换机划分VLAN，只是不同VLAN之间的设备无法直接通信而已。在实际网络部署中，通常会先使用二层交换机划分VLAN，实现网络内部的二层隔离，然后再使用三层交换机作为网关，实现不同VLAN之间的互联互通。

工业网络中的VLAN与三层技术

VLAN和三层技术在工业领域也有着广泛的应用。在工业自动化生产中，不同的设备和系统可能分布在不同的区域，它们对网络的要求也各不相同。例如，生产控制系统的设备需要高可靠性和低延迟的网络连接，以确保生产过程的稳定运行；而监控系统的设备则更注重数据的传输和存储，以便对生产情况进行实时监测和分析。

通过使用VLAN技术，我们可以将不同类型的设备划分到不同的VLAN中，实现二层隔离，避免不同系统之间的广播干扰。同时，利用三层交换机的路由功能，我们可以为不同的VLAN分配不同的子网，并通过工业网关实现不同子网之间的通信。工业网关通常具备更强的环境适应性和安全性，能够在恶劣的工业环境下稳定运行，保障工业网络的安全和可靠。