单臂路由实验：VLAN间通信全解析

单臂路由实验原理详解

一、单臂路由的基本概念

单臂路由（Router on a Stick）是一种在网络中实现不同 VLAN（虚拟局域网）间通信的技术。其核心思想是通过在路由器的一个物理接口上划分多个子接口（逻辑接口），让每个子接口对应一个 VLAN，从而实现不同 VLAN 之间的数据转发。

二、单臂路由的实验背景与需求

• 场景：当网络中存在多个 VLAN（如 VLAN10、VLAN20），且需要实现 VLAN 间通信时，传统方式需为每个 VLAN 配备路由器物理接口，成本较高。
• 需求：通过单臂路由技术，利用路由器的一个物理接口连接交换机，借助子接口实现多 VLAN 通信，降低硬件成本。

三、单臂路由的核心原理

1. VLAN 与数据帧标记

• VLAN 隔离：同一交换机上的不同 VLAN 默认无法直接通信，因数据帧带有 VLAN 标签（802.1Q 协议），交换机仅在同 VLAN 内转发。
• 802.1Q 标签：数据帧进入交换机时，会被添加 4 字节的 VLAN 标签（包含 VLAN ID），标识所属 VLAN。

2. 路由器子接口的作用

• 子接口划分：在路由器物理接口（如 FastEthernet 0/0）下创建多个子接口（如 Fa0/0.1、Fa0/0.2），每个子接口对应一个 VLAN。
• 标签处理 ：
  • 子接口接收数据时，剥离 VLAN 标签，根据 IP 地址路由；
  • 发送数据时，为数据帧添加对应 VLAN 的标签，发回交换机。

3. 数据转发流程

以 VLAN10 与 VLAN20 通信为例：

1. VLAN10 内主机 1发送数据至交换机；
2. 交换机为数据帧添加 VLAN10 标签，转发至路由器物理接口；
3. 路由器子接口 Fa0/0.1 剥离标签，根据 IP 路由表确定转发至 VLAN20；
4. 子接口 Fa0/0.2 为数据帧添加 VLAN20 标签，发回交换机；
5. 交换机根据标签将数据帧转发至 VLAN20 内主机 2。

实验拓扑图

步骤一：配置pc的IP地址、子网掩码和网关

步骤二： 交换机配置vlan .注意连接交换机的接口

<H3C>SYS
<H3C>system-view 
System View: return to User View with Ctrl+Z.
[
[H3C]SYSNAME SW-1 //改交换机名字
[SW-1]vlan 10
[SW-1-vlan10]port g1/0/1 //将vlan 10接入g1/0/1
[SW-1-vlan10]vlan 20
[SW-1-vlan20]port g1/0/2 //将vlan 20接入g1/0/2
[SW-1-vlan20]quit

步骤三：对交换机连接路由器的接口trunk

[SW-1]int g1/0/3
[SW-1-GigabitEthernet1/0/3]port link-type trunk 
[SW-1-GigabitEthernet1/0/3]port trunk permit vlan 10 20
[SW-1-GigabitEthernet1/0/3]quit

步骤四：进入路由器给子接口配置IP地址并且去掉valn 标签.

<H3C>sys
System View: return to User View with Ctrl+Z.
[H3C]sysname R1
[R1]int g0/0.1
[R1-GigabitEthernet0/0.1]ip add 192.168.10.254 24  //去掉valn 10 的标签
[R1-GigabitEthernet0/0.1]vlan-type dot1q vid 10
[R1-GigabitEthernet0/0.1]quit
[R1]int g0/0.2
[R1-GigabitEthernet0/0.2]ip add 192.168.20.254 24
[R1-GigabitEthernet0/0.2]vlan-type dot1q vid 20  //去掉valn 20 的标签
[R1-GigabitEthernet0/0.2]quit

说明：会出现大串的提示。

<H3C>sys
System View: return to User View with Ctrl+Z.
[H3C]sysname R1
[R1]int g0/0.1
[R1-GigabitEthernet0/0.1]%Jul  4 09:12:05:917 2025 R1 IFNET/3/PHY_UPDOWN: Physical state on the interface GigabitEthernet0/0.1 changed to up.
%Jul  4 09:12:05:917 2025 R1 IFNET/5/LINK_UPDOWN: Line protocol state on the interface GigabitEthernet0/0.1 changed to up.

[R1-GigabitEthernet0/0.1]ip add 192.168.10.254 24
[R1-GigabitEthernet0/0.1]vlan-type dot1q vid 10
[R1-GigabitEthernet0/0.1]%Jul  4 09:13:50:665 2025 R1 IFNET/3/PHY_UPDOWN: Physical state on the interface GigabitEthernet0/0.1 changed to down.
%Jul  4 09:13:50:665 2025 R1 IFNET/5/LINK_UPDOWN: Line protocol state on the interface GigabitEthernet0/0.1 changed to down.
%Jul  4 09:13:50:665 2025 R1 IFNET/3/PHY_UPDOWN: Physical state on the interface GigabitEthernet0/0.1 changed to up.
%Jul  4 09:13:50:665 2025 R1 IFNET/5/LINK_UPDOWN: Line protocol state on the interface GigabitEthernet0/0.1 changed to up.

最后我们用pc1 去ping pc2,结果是连通 的