单臂路由和三层交换

本文详细介绍了单臂路由和三层交换技术的原理与实验过程。单臂路由通过路由器重新封装MAC地址和VLAN标签实现不同VLAN间的通信,而三层交换则采用一次路由、多次交换的方式,首次路由后硬件创建MLS条目进行快速转发。实验展示了两种技术在VLAN通信中的应用和效果,总结指出两者都能实现VLAN间的通信,但三层交换更高效。

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目录

单臂路由

原理

实验

三层交换 

三层交换技术

原理

实验

三层交换搭配静态路由实验

总结


单臂路由

单臂路由用于实现不同vlan之间通信

原理

路由器重新封装mac地址,转换vlan标签。

配置vlan标签的封装结构和子接口地址。

1 、配置交换机的链路类型,连接路由器的接口为 trunk,连接主机的为 access
2 、配置 vlan 标签的封装结构和子接口地址

实验

lsw1

lsw2

R1

结果

 

三层交换 

三层交换技术

使用三层交换技术实现VLAN间通信
三层交换=二层交换+三层转发

原理

当三层设备接收到一个数据帧,会拆除原数据帧,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,最后的帧校验CRC 也应当随之改变。 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,在硬件中创建一个MLS 条 目用于后续的数据包由硬件执行的重新封装和快速转 发。2 层数据帧会被重新封装为需要转发的下一个网段的 帧格式。 这就是MLS“ 一次路由,多次交换 " 的原理。

实验

lsw1

 

lsw2

三层交换搭配静态路由实验

拓扑结构

lsw2

lsw1

R1

 

结果

总结

单臂路由三层交换机都可以实现不同 VLAN 之间的通信
单臂路山工作原理 : 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

### Cisco 单臂路由配置与三层交换机设置指南 #### 配置概述 为了实现 VLAN 间的通信,通常采用路由器作为网关设备。单臂路由是一种通过单一物理接口连接多个 VLAN 的方法,在此情况下,路由器的一个端口被划分为若干逻辑子接口来处理不同 VLAN 流量。 #### 设备需求 - 路由器支持802.1Q标准协议用于VLAN标记[^1] - 层三交换机具备基于硬件的包转发能力以及对802.1Q的支持 #### 步骤说明 ##### 路由器配置 (Router Configuration) 定义各子接口并关联至相应VLAN: ```shell interface GigabitEthernet0/0.10 encapsulation dot1q 10 ip address 192.168.10.1 255.255.255.0 ! interface GigabitEthernet0/0.20 encapsulation dot1q 20 ip address 192.168.20.1 255.255.255.0 ``` 上述命令创建了两个子接口GigabitEthernet0/0.10 GigabitEthernet0/0.20,并分别为它们分配IP地址对应的VLAN ID。 ##### 三层交换机配置 (Layer 3 Switch Setup) 启用SVI(Switched Virtual Interface),即为每个VLAN创建虚拟接口: ```shell interface Vlan10 ip address 192.168.10.2 255.255.255.0 ! interface Vlan20 ip address 192.168.20.2 255.255.255.0 ``` 确保Trunk链路允许所有必要的VLAN通行: ```shell interface GigabitEthernet0/1 switchport mode trunk switchport trunk allowed vlan all ``` 这使得来自任何VLAN的数据帧都能够无阻碍地穿越该trunk链接到达另一侧的网络设备上。 #### 结论 完成以上操作之后,便实现了基本的Cisco单臂路由功能及层三交换机的基础设定。需要注意的是实际部署过程中还需考虑更多因素如安全性策略、访问控制列表ACLs等具体环境下的特殊要求。
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