单臂路由和三层交换原理及操作

1. 单臂路由

1.1 单臂路由

单臂路由（router-on-a-stick）是指将路由器的物理接口在逻辑上划分为多个子接口（虚拟接口），每一个子接口都可以设置一个vlan网段的网关，对应一个vlan。这些逻辑子接口不能被单独的开启或关闭，也就是说，当物理接口被开启或关闭时，所有的该接口的子接口也随之被开启或关闭。

1.2 单臂路由的优缺点

优点：

实现不同vlan之间的相互通信。
节约成本，规划错误应急使用。

缺点：

单臂路由属于骨干链路，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之间转发需要查看路由表，严重浪费设备资源。

1.3 单臂路由配置操作

交换机配置：e0/0/1接口与路由器相连需设置所有vlan可通过，选择trunk模式。路由器配置：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。

PC1与PC3通讯测试结果

2.三层交换

三层交换 = 二层交换 + 三层转发

2.1三层交换机

三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，不具备路由器特有的NAT、VPN等技术。工作在OSI网络标准模型的第三层：网络层。三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。

2.2三层交换机的原理

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。

2.3 三层路由实验操作

LSW2配置三次路由，使所属不同vlan的PC1、PC2、PC3、PC4之间进行通讯。 /1 按规划给每个pc机配置IP地址和网关，如下图。

pc1的IP：192.168.1.1/24 网关：192.168.1.254
pc2的IP：192.168.2.1/24 网关：192.168.2.254
pc3的IP：192.168.3.1/24 网关：192.168.3.254
pc1的IP：192.168.5.1/24 网关：192.168.5.254

/2 按规划在LSW1中进行vlan划分，如下图。

pc机和交换机相连接，选择access模式 port link-type access
pc1划分在vlan10中 port default vlan 10
pc2划分在vlan20中 port default vlan 20
pc3划分在vlan30中 port default vlan 30
vlan

/3 交换机和交换机相连，选择trunk模式 port link-type trunk

交换机LSW1的g0/0/1端口与交换机LSW2的g0/0/1端口相连，需要设置所有vlan允许通过。

LSW1

LSW2

/4 按规划在LSW2中创建vlan，建立虚拟vlan接口，设置虚拟vlan接口网关。

建立vlan 10 20 30 100 vlan batch
将g0/0/2划分在vlan100

在g0/0/2端口建立虚拟接口并配置IP网关。
interface Vlanif 建立vlan虚拟接口
ip add 设置网关

/5 添加非直连网段192.168.5.0 ，设置下一跳地址。

ip route-static 配置路由

/6 配置路由器R2

R2的g0/0/1端口是有且只有一个出口也可设置默认路由：ip route-static 0.0.0.0 24 下一跳ip

/7 测试是否可以通讯。如：pc1和pc2、pc4之间通信。

3.DHCP

3.1 DHCP的作用

DHCP(动态主机配置协议）分配IP地址并集中管理

3.2 DHCP的原理

客户机向DHCP服务器获取地址过程（默认接收第一个响应的DHCP服务器）

DHCP报文类型

DHCP DISCOVER 客户端用来寻找DHCP服务器
DHCP OFFER DHCP服务器用来响应DHCP discover报文，此报文携带各种配置信息
DHCP REQUEST 客户端请求配置确认，或者续借租期
DHCP ACK DHCP服务器对REQUEST报文的确认响应
DHCP NAK DHCP服务器对REQUEST报文的拒绝响应
DHCP RELEASE 客户端要释放地址时用来通知服务器

3.3 DHCP 操作

开启AR3的DHCP功能，连接端口AR3会为PC5和PC6自动分配IP地址

进入AR3的g0/0/0接口设置网关（192.168.1.254），规定可分配地址范围是1-253，0和255不可用，254为网关不进行分配。

/1 dhcp enable 进入系统模式开启DHCP

/2 int g0/0/0 进入端口（DHCP的操作基于端口下）

开启DHCP功能后，路由器AR3会自动为连接的主机分配IP地址。如下图

4. VRRP 虚拟路由冗余协议(Virtual Router Redundancy Protocol）

4.1 什么是VRRP

虚拟路由冗余协议VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）是一种用于提高网络可靠性的容错协议。在不改变组网的情况下，将多台路由器虚拟为一个路由器，通过配置虚拟路由器的IP地址网关实现备份。（网关不配置在真实路由器上，配置在虚拟路由上）版本：VRRPv2仅适用于IPv4网络，VRRPv3适用于IPv4和IPv6两种网络。Advertisement报文（通告报文）;其目的IP地址是224.0.0.18，协议号是112。