什麼是虛擬區域網路？為什麼需要設計出虛擬區域網路？原本是要解決什麼問題？原本的乙太網路是以成本較低的方式提供高效能的網路，但因為部分設計的原因，導致虛擬區域網路誕生。不過，在超大型的網路環境中，虛擬區域網路似乎發生一些問題，因此又催生了階層式虛擬網路。本文將從設計的角度說明整件事情的來龍去脈。
階層式虛擬網路（Hierarchical VLAN）是一種乙太網路（Ethernet）標準，用於延伸VLAN 802.1Q標準來運用於網路之中。過去幾年以來，由於階層式虛擬網路彈性化的設計與低成本的封包運載技術，階層式虛擬網路已經被瘋狂廣泛地使用，也因此發展出許多用於這樣環境的標準與協定，例如Q-in-Q（亦即IEEE 802.1ad）、PBB（也就是IEEE 802.1ah）、PBT（Provider Backbone Transport）以及PBB-TE（Provider Backbone Bridge Traffic Engineering）。
這些協定把既有乙太網路的品質做了極大幅度的提升，以達到所謂的五個九（也就是99.999%）的系統穩定度，這樣的穩定度等級也稱為Carrier-grade。階層式網路基本上就是新增階層式的資訊與概念到VLAN的標籤（Tag）之中，以提供更多種不同的應用來提升整體的品質。
接著，先從乙太網路開始講起，看看到底是要處理哪些問題，而又為什麼會演變出虛擬網路和階層式虛擬網路這些技術。
乙太網路的設計與問題
乙太網路（Ethernet）是多數人幾乎每天都會使用到的網路技術，大部分的網路管理人員應該了解乙太網路並沒有連線的概念，它其實就是一直互相丟網路封包，藉由上層網路應用的設計，衍生出許多不同的使用。而各個設備彼此定位的方式就是使用48位元的MAC位址。
而因為這樣的設計，在乙太網路的使用環境中，就必須建構很完善的資料庫來了解所有的MAC位址是如何，又怎麼轉發網路封包到目的地位址。這樣免不了就會在網路內產生一些廣播（Broadcast）行為，整個設計就會變得相當沒效率，也因為如此而產生了虛擬網路的設計。
虛擬區域網路的設計與問題
剛才提到乙太網路會產生許多廣播行為，虛擬區域網路正好可以降低因為廣播行為所造成的負擔。一個虛擬區域網路（VLAN）是由一群終端機器組合而成，例如一堆使用者的PC設備，這些虛擬區域網路中的機器通常擁有相同的特性，而這特性並不需要與這些機器的所在位置有任何的關係。
此外，虛擬區域網路技術也允許把一台交換機（Switch）設備的埠分成幾個群組，並可以針對每個不同的群組套用不同的設定。
換句話說，虛擬區域網路是可以在邏輯上區分不同的廣播網域，而這樣的廣播網域可延伸到多個實體區域網路區段，因此虛擬區域網路技術能夠增加網路組織的彈性。
假設現在要為一家大型企業組織進行整個網路設計，希望將整個大型網路區分成幾個小型的網段，而每個網段都是針對不同的使用者，例如工程師應該存取同一個網段的網路，而銷售人員可能會存取另一個不同的網段，但尷尬的是，工程師可能橫跨很多個樓層，同樣地，銷售人員的電腦位置也處於多個樓層，此時如果希望根據實體的電腦位置來區分不同的網段，想必是一件很累人的事情。
碰到這種狀況，就要使用虛擬區域網路技術來區分不同的網段，可以把工程師全部分到同一個虛擬區域網路中，而將銷售人員全數分配至同一個虛擬區域網路內，這樣就不必牽扯到實體的網路連線而達到網段區分的效果。當然，也可以根據公司裡的各個單位，或是根據各種其他的條件來區分網段。
身為網路管理人員必須深入了解虛擬區域網路，以下列出幾項最重要的特性加以說明。
廣播網域的範圍
對於交換機設備上的每一個埠，只能被指定到某個虛擬區域網路，也就是說，一個虛擬區域網路內所有的埠都共享整個廣播封包，所以剛剛才提到，一個虛擬區域網路事實上可以想成廣播網域（Broadcast Domain），因此不同虛擬區域網路之間的埠是無法共享彼此的廣播封包。這是一項很重要的特性，因為這代表虛擬區域網路越多，每個虛擬區域網路內的終端機用戶數目就越少，所以廣播封包所造成的網路負擔就越小。
此外，有一個重要的觀念也可以順便釐清，廣播網域和碰撞網域（Collision Domain）是不一樣的，接到同一個Hub的所有電腦都是處於同一個碰撞網域，因為Hub做的事情很簡單，一旦Hub從任何一個埠接到一個封包，它所做的事情就是單純地把這個封包從其他的埠全部丟出去，完全沒有學習功能，所以接到同一個Hub的所有電腦都是處於同一個碰撞網域。
而交換機設備上的每一個埠所接到的網路也屬於同一個碰撞網域，因為對交換機設備而言，只有針對不同的埠之間，交換機的學習功能才能發揮效用。
所以，若在交換機設備的每一個埠底下都只連接單一電腦，就可以做到完全無碰撞環境（Collision Free）。因此也可以得知，Hub設備對於減少廣播封包所造成的網路負擔完全沒有幫助。