三层交换和单臂路由

文章详细阐述了三层交换机在VLAN通信中的作用,通过虚拟接口配置IP地址实现不同VLAN间的通信。三层交换结合了二层交换的快速转发和路由器的路由功能,使用FIB和邻接关系表进行数据包转发。单臂路由作为一种成本节约的方法,用于解决VLAN间的通信问题。此外,文章还提到了MLS和CEF在转发过程中的应用。

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vlan 虚拟局域网, 分隔广播域, 解决广播风暴,泛洪

vlan 之间 无法直接 通信, 三层交换 单臂路由来实现 vlan之间通信

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交换机的 所有端口 处于 同一个广播域

路由器的 所有端口 处于不同广播域

vlan 之间通讯

三层交换机 路由器交换机的结合体, 没有 nat vpn

单臂路由

节约成本

规划错误,所有的 交换机都是 二层 三层

单臂路由 – 实现不同VLAN之间的通信

三层交换

三层交换技术可以实现VLAN间通信

vlan 10 层接口 ip地址

vlanif(vlanint) 三层接口

我们又想划分vlan又想vlan建通讯

FIB(转发信息库): 路由表

FIB从概念上讲类似于路由表,它维护着一个IP路由表中包含的转发信息的镜象。当网络中路由或拓朴结构发生了变化时,IP路由表就被更新,而这些变化也反映在FIB中。FIB基于IP路由表中信息,维护着下一网络段的地址信息。是路由表一个镜像,路由表更新时,FIB随之变化,其中FIB包含邻接主机的IP地址与VLANID的对应关系

邻接关系表

邻接关系表包含邻接主机和交换机MAC地址的对应关系用来提供二层重写信息。

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路由器实现vlan建通讯:

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三层交换机实现vlan之间通信的原理:

每一个 vlan都会虚拟出一个虚拟接口,然后在虚拟接口上配置ip地址

工作原理:

主机A给B发送单播数据包

②交换机查找FIB表,找到下一跳地址

③查找下一跳地址对应的邻接关系的2层封装信息

④转发

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三层交换 = 二层交换 + 三层转发

三层交换机不具备 路由器特有的NAT vpn 等技术

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。

基于CEF (一种基于拓扑转发的模型)的MLS,其关键是两张转发信息表,转发信息库(FIB)与路由表一一对应,是路由表的一一个镜像。路由表更新时,FIB随之变化,其中FIB包含邻接主机的IP地址与VLANID的对应关系。而邻接关系表包含邻接主机和交换机MAC地址的对应关系用来提供二层重写信息。
基于CEF的MLS转发过程,即发送单播数据包,通过查找FIB和邻接关系表,重新封装数据帧,从相应端口进行转发。

MLS条目

转发信息库 与路由表对应 寻址

邻接关系表 指明mac地址

选型交换机

成本问题路由器 毕竟贵,交换机便宜

三层交换机实验

如图
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先设置每个计算机的ip地址子网 网关
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配置lsw2
创建所需的vlan
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配置对应vlan1-3同样access
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端口4连接交换一所以使用trunk
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配置lsw1
配置所需的vlan
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配置每个网段对应网关
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vlan 100需要连接端口2并配置ip地址 设置静态路由
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配置路由器俩个路由器的端口并设置静态路由
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完成后 1-2-3-4主机可以互通

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