交换机必学知识 VLAN间路由理论指导(2)

三层交换

采用单臂路由实现VLAN 间的路由时转发速率较慢，在实际工作中多在局域网内部采用三层交换的方式实现VLAN间路由。由于三层交换机采用硬件来实现路由，所以其路由数据包的速率是普通路由器的几十倍。从使用者的角度可以把三层交换机看成是二层交换机和路由器的组合，现在Cisco 主要采用CEF 的三层交换技术。在CEF 技术中，交换机利用路由表形成转发信息库(FIB)，FIB 和路由表是同步的，关键的是它的查询是硬件化，查询速度快得多。除了FIB，还有邻接表(Adjacency Table)，该表和ARP 表有些类似，主要放置了第二层的封装信息。FIB 和邻接表都是在数据转发之前就已经建立准备好了，这样一有数据要转发，交换机就能直接利用它们进行数据转发和封装，不需要查询路由表和发送ARP 请求，所以VLAN 间的路由速率大大提高。如下图所示：

三层交换解决VLAN间路由中用到的命令：

打开路由功能：　ip routing

接口不作为交换机接：　no switchport

实验：普通VLAN间路由配置

1. 实验目的

(1) 路由器以太网接口上的子接口

(2) 单臂路由实现VLAN 间路由的配置

2. 实验拓扑

普通VLAN间路由配置

3. 实验步骤

步骤1：在S1 上划分VLAN

S1(config)#vlan 2

S1(config-vlan)#exit

S1(config)#int f0/5

S1(config-if)#switchport mode access

S1(config-if)#switchport access vlan 1

S1(config-if)#int f0/6

S1(config-if)#switchport mode access

S1(config-if)#switchport access vlan 2

步骤2：要先把交换机上的以太网接口配置成Trunk 接口

S1(config)#int f0/1

S1(config-if)#switch trunk encap dot1q

S1(config-if)#switch mode trunk

在路由器的物理以太网接口下创建子接口，并定义封装类型

R1(config)#int g0/0

R1(config-if)#no shutdown

R1(config)#int g0/0.1

R1(config-subif)#encapture dot1q 1 native

//以上是定义该子接口承载哪个VLAN 流量，由于交换机上的native vlan 是VLAN 1，所以

我们这里也要指明该VLAN 就是native vlan。实际上默认时 native vlan 就是vlan 1。

R1 (config-subif)#ip address 172.16.1.254 255.255.255.0

//在子接口上配置IP 地址，这个地址就是VLAN 1 的网关了

R1(config)#int g0/0.2

R1(config-subif)#encapture dot1q 2

R1 (config-subif)#ip address 172.16.2.254 255.255.255.0

4. 实验调试

在PC1 和PC2 上配置IP 地址和网关，PC1 的网关指向：17.16.1.254, PC1 的网关指向：17. 16.2.254。测试PC1 和PC2 的通信。注意：如果计算机有两个网卡，请去掉另一网卡上设置的网关。

注意事项：

S1 实际上是catalyst 3560 交换机，该交换机具有三层功能，我们这里把它当作二层交换机使用了，有点大材小用。

三层交换实现VLAN 间路由

1. 实验目的

(1) 理解三层交换的概念

(2) 配置三层交换

2. 实验拓扑

实验拓扑图

3. 实验步骤

步骤1：在S1 上划分VLAN

S1(config)#vlan 2

S1(config-vlan)#exit

S1(config)#int f0/5

S1(config-if)#switchport mode access

S1(config-if)#switchport access vlan 1

S1(config-if)#int f0/6

S1(config-if)#switchport mode access

S1(config-if)#switchport access vlan 2

步骤2：配置三层交换

S1(config)#ip routing

//以上开启S1 的路由功能，这时S1 就启用了三层功能。

S1(config)#int vlan 1

S1(config-if)#no shutdown

S1(config-if)#ip address 172.16.1.254 255.255.255.0

S1(config)#int vlan 2

S1(config-if)#no shutdown

S1(config-if)#ip address 172.16.2.254 255.255.255.0

//在vlan 接口上配置IP 地址即可，VLAN 1 接口上的地址就是PC1 的网关了，VLAN 2 接口

上的地址就是PC2 的网关了。

注意事项：

要在三层交换机上启用路由功能，还需要启用CEF(命令为：ip cef)，不过这是默认值。和路由器一样，三层交换机上同样可以运行路由协议。

4. 实验调试

(1) 检查S1 上的路由表

S1#show ip route

172.16.0.0/24 is subnetted, 2 subnets

C 172.16.1.0 is directly connected, Vlan1

C 172.16.2.0 is directly connected, Vlan2

//和路由器一样，三层交换机上也有路由表。

(2) 测试PC1 和PC2 间的通信

在PC1 和PC2 上配置IP 地址和网关，PC1 的网关指向：17.16.1.254, PC2 的网关指向：

17. 16.2.254。测试PC1 和PC2 的通信。注意：如果计算机有两个网卡，请去掉另一网卡上设置的网关。

注意事项：

我们也可以把f0/5 和f0/6 接口作为路由接口使用，这时它们就和路由器的以太网接口一样了，可以在接口上配置IP 地址。如果S1 上的全部以太网都这样设置，S1 实际上成了具有24 个以太网接口的路由器了，我们不建议这样做，这样太浪费接口了，。配置示例：

S1(config)#int f0/10

S1(config-if)#no switchport

//该接口不再是交换接口了，成为了路由接口

S1(config-if)#ip address 10.0.0.254 255.255.255.0

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