三层交换机和单臂路由

单臂路由

单臂路由指，在一个路由器接口上配多个子接口（或"逻辑接口"），来实现不同vlan（虚拟局域网）之间的互联互通。

单臂路由实现不同vlan下通信

链路类型

• 交换机连接主机的端口为access链路
• 交换机连接路由器的端口为Trunk链路

实验

接口e0/0/1设置为access模式、加入vlan10；

接口e0/0/2设置为access模式 、加入vlan20；

接口e0/0/3设置为trunk模式，允许所有vlan通过该接口。

在交换机中创建VLAN，将端口加入到相应的VLAN中。

创建vlan10和vlan20；

接口e0/0/1设置为access模式、加入vlan10；

接口e0/0/2设置为access模式 、加入vlan20；

接口e0/0/3设置为trunk模式，允许所有vlan通过该接口。

<Huawei>sys                                      //切换至系统试图
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]undo info en                             //关闭信息中心
Info: Information center is disabled.
[Huawei]vlan batch 10 20                         //批量创建vlan10和vlan20
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[Huawei]int e0/0/1                               //进入接口e0/0/1
[Huawei-Ethernet0/0/1]port link-type access      //设置接口模式为access模式
[Huawei-Ethernet0/0/1]port default vlan 10       //将该接口加入vlan10
[Huawei-Ethernet0/0/1]undo shutdown              //开启接口
Info: Interface Ethernet0/0/1 is not shutdown.
[Huawei-Ethernet0/0/1]int e0/0/2                 //进入接口e0/0/2
[Huawei-Ethernet0/0/2]port link-type access      //设置接口模式为access模式
[Huawei-Ethernet0/0/2]port default vlan 20       //将该接口加入vlan20
[Huawei-Ethernet0/0/2]undo shutdown              //开启接口
Info: Interface Ethernet0/0/2 is not shutdown.
[Huawei-Ethernet0/0/2]int e0/0/3                 //进入接口e0/0/2
[Huawei-Ethernet0/0/3]port link-type trunk       //设置接口模式为trunk模式
[Huawei-Ethernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan all     //允许所有vlan通过该接口

在路由器中配置VLAN标签的封装结构和子接口地址。

将接口g0/0/0划分为两个子接口：g0/0/0.10、g0/0/0.20，建议与vlan一致；

分别为两个子接口配置VLAN标签的封装结构和子接口地址。

The device is running!

<Huawei>sys                        //切换至系统试图
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]int g0/0/0.10              //划分子接口，直接进入子接口0/0/0.10，建议与vlan一致
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0.10]dot1q termination vid 10  //配置vlan封装结构（dot1q为IEEE802.1q协议，该子接口属于vlan10）
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0.10]ip add 192.168.10.1 24   //设置子接口的IP地址（即vlan10下面所属主机的网关地址）
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0.10]arp broadcast enable     //开启向下arp广播请求功能
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0.10]undo shutdown            //开启接口
Info: Interface GigabitEthernet0/0/0.10 is not shutdown.
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0.10]int g0/0/0.20          //进入子接口0/0/0.20，建议与vlan一致
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0.20]dot1q termination vid 20   //配置vlan封装结构，该子接口属于vlan20
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0.20]ip add 192.168.20.1 24    //设置子接口的IP地址（即vlan20下面所属主机的网关地址）     
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0.20]arp broadcast enable     //开启向下arp广播请求功能
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0.20]undo shutdown            //开启接口

验证实验结果，查看两台主机之间能否相互通信。

单臂路由的缺陷

• "单臂"为网络骨干链路，容易形成网络瓶颈
• 子接口依然依托于物理接口，应用不灵活
• VLAN间转发需要查看路由表，严重浪费设备资源

三层交换机

层交换机

要实现van间通信，就需要路由，解决办法要么是二层交换机加路由器形成单臂路由，要么就是直接使用三层交换机。

单臂路由缺点

①"单臂"为网络骨干链路，容易形成网络瓶颈。

②子接口依托于物理接口，应用不灵活。

③van间转发需要查看路由表，浪费资源。所以就需要三层交换机来实现。

三层交换机

三层交换机、本质上就是"带有路由功能的(二层)交换机"。路由属于OSI参考模型中第三层网络层功能，因此被称为"三层交换机"。

原理

当三层设备接收到一个数据帧，会拆除源数据帧，重新封装新的源MAC地址和目标MAC地址，并且因为帧头部的信息发生变化，最后校验CRC也应当随之改变。 在这个数据流中的多个数据包，其中只有第一个数据包是由三层交换的三层引擎来处理的，处理方式是软件方式，与路由器相同，三层引擎获取了新的2层封装信息后，路由这个数据包。

lsw1
vlan batch 10 20 30 
int e0/0/1
p l a   #设置接口模式为access模式
p d v 10  # vlan 10

int  e0/0/2
p l a
p d v 20

int e0/0/3
p l a 
p d v 30

int g0/0/1
p l t  #连接三层交换机
port trunk allow-pass vlan 2 to 4094

lsw2
vlan batch 10 20 30 100
int   g0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 2 to 4094

int g0/0/2
p l a
p d v 100
int vlanif 10  #进入虚拟vlan端口
ip add 192.168.1.254  24  # 设置虚拟网关
int vlanif 20
ip add 192.168.2.254  24
int vlanif 30
ip add 192.168.3.254  24
int vlanif 100
ip add 192.168.4.1 24

ip route-static 192.168.5.0 24 192.168.4.2 #静态路由


R1
int g0/0/0
ip add 192.168.4.2 24

int g0/0/1
ip add 192.168.5.254 24


ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.4.1

总结：

单臂路由三层交换机都可以实现VLAN之间的通信

单臂路有工作原理:路由器重新封装MAC地址，转换VLANID

三层交换机:一次路由，多次交换

一次路由:数据流的第一个数据包由三层引擎来处理，重新封装MAc，再路由转发数据包

多次交换:第一个数据包转发后，会在硬件创建一个MSL条目，MSL包含FIB(转发信息库:包含邻接主机IP和vlanid)、邻接关系表(包含邻接主机MAC地址)，通过查询FIB和邻接关系表重新封装数据帧，从相应端口转发数据

三层交换机具有路由功能可转发数据，ip地址是配置在虚接口上而不是物理接口上，物理接口对接交换机配置trunk，对接pc机配合access