单臂路由和三层交换

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单臂路由和三层交换.png


单臂路由

单臂路由实现不同VLAN间的通信(选型失败,或交换机没有路由功能时)

单臂路由.png 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(只有单臂路由时,路由器和交换机间用trunk,其余依然用access)

子接口:(子接口范围:0-4095)

  • 路由器的物理端口可以被划分成多个逻辑接口
  • 每个子接口对应一个VLAN网段的网关
单臂路由实现不同VLAN间的通信的原理
  • 路由器重新封装mac地址,转换VLAN标签

单臂路由原理.png

主机A想和主机B通信

  • 交换机会发送数据包交给路由器,经过交换机会添加vlan10标签。
    第一次封装:源IP:10.0.0.10/24;目的IP:20.0.0.20/24;
    源mac:000000aaaaaa;目的mac:000000111111(VLAN 10的网关
  • 到达路由器会重新封装mac地址,将目标mac地址转成主机B的mac地址,,并将vlan10的标签改成vlan20然后进行转发。
    第二次封装:源IP:10.0.0.10/24;目的IP:20.0.0.20/24;
    源mac:000000111111(VLAN 20的网关);目的mac:000000bbbbbb
  • 再经过交换机时在把vlan20标签去掉,将数据发送到主机B。
单臂路由的优缺点

优点:节约成本
缺点:

  • “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,浪费设备资源
单臂路由配置

单臂路由实例.png

过程
在交换机中创建VLAN 10和20,将端口1加入到VLAN 10中,将端口2加入到VLAN 20中。(与主机1和主机2连接的为access链路) 过程1.png

在交换机与路由器连接的端口3建立trunk链路。 过程2.png

打开路由器,进入子接口,给子接口打上对应的vlan ID标签,并给子接口配上网关和打开arp广播。 过程3.png

结果
使用主机1 ping 主机2,能通则代表成功。 结果.png

三层交换

三层交换=二层交换+三层转发(交换机有了一部分的路由器功能)

一次路由,多次交换

三层只处理第一个数据包。
在这个流中的多个数据包,其中只有第一个数据包是由三层交换机的三层引擎来处理的,处理的方式是软件方式,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。
在第一个数据包转发完成后,在硬件中将后续的数据包由硬件执行的重新封装和快速转发,即一次路由,多次交换

三层交换原理

三层路由原理.png

  1. 数据包通过vlan 1端口进入交换机,将形成一个表,表示出该地址属于vlan 1。并将其mac地址也列入表中。
  2. 之后会发送arp请求,vlan 2上的主机B回复,再将vlan 2的mac地址也列入表中。
  3. 后续的vlan 1来的数据包要到vlan 2可直接找到。
    (三层交换机拆了第一个包,得到了信息,后续依然是1到2的包就不会再拆,直接转发。)
三层路由配置

三层路由实例.png

过程
在二层交换机中,创建vlan 10、20、30,并将端口1、2、3分别加入到vlan中。 gc1.png

端口4与三层交换机连接,建立trunk链路。 过程2.png

对三层交换机配置,三层交换机与二层交换机连接的端口建立trunk链路。 过程3.png

三层交换机中创建vlan10、20、30,一次进入vlan 10、20、30的虚拟端口进行配置。 过程4.png

过程5.png

结果
在PC1中ping PC2和PC3,能通即成功。 结果.png

总结

单臂路由链路类型: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(只有单臂路由时,路由器和交换机间用trunk,其余依然用access)
单臂路由最主要缺点:“单臂”为网络骨干链路,容易形成网络瓶颈
三层交换中,三层只处理第一个数据包。在第一个数据包处理转发完成后,在硬件中将后续的数据包由硬件执行的重新封装和快速转发。

命令作用
dotlq termination vid 10给子接口打上vlan id为10的标签
ip address 192.168.1.1 24给子接口配上网关
arp broadcast enable打开arp广播
display interface brief或display ip interface brief查看配的地址
interface vlanif 10进入虚拟端口10
display ip interface brief查看ip配置信息