单臂路由和三层交换机(附带配置实例)

文章详细介绍了单臂路由和三层交换机的原理、配置步骤及优缺点。通过配置实例展示了如何使用单臂路由实现不同VLAN间的通信,以及如何配置三层交换机以实现相同目的。同时,文中还讨论了网络设备间的连通性检测方法。

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一.单臂路由

1.1 简述

单臂路由实现不同vlan间通信。

  • 链路类型
    交换机和路由器连接的端口类型为trunk。
    交换机连接用户终端的端口类型为access。

  • 子接口
    路由器的物理接口可以划分为多个逻辑子接口,每个子接口对应一个vlan的网关。

1.2 原理

在这里插入图片描述
路由器重新封装mac地址,转换vlan标签。

1.3 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,严重浪费设备资源。

1.4 配置实例

目的:用单臂路由实现不用vlan之间的通信。

拓扑图如下
在这里插入图片描述

1)配置PC1~PC4,Server1 ~2 的IP地址、子网掩码和网关

以PC1为例:
在这里插入图片描述
配置完IP地址、子网掩码和网关后,点击 应用 保存。
其余设备的配置过程相同,这里不再赘述。

2)配置路由器AR1

在这里插入图片描述
一定要开启arp广播。
一定要将端口置为开启状态。

3)配置交换机 LSW1

配置命令如下:

<Huawei>U T M          //关闭提示信息 
Info: Current terminal monitor is off.
<Huawei>sys      //切换系统视图
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sys R2
[R2]int g0/0/1   
[R2-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access  //将此端口设为 access模式
[R2-GigabitEthernet0/0/1]q
[R2]vlan batch 10 20  //在交换机中加入 vlan10 vlan20 
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[R2]int g0/0/1
[R2-GigabitEthernet0/0/1]p d v 10   //将此端口加入vlan10 
[R2-GigabitEthernet0/0/1]q
[R2]int g0/0/2
[R2-GigabitEthernet0/0/2]p l a     //将此端口设为 access模式
[R2-GigabitEthernet0/0/2]p d v 20  //将此端口加入vlan20 
[R2-GigabitEthernet0/0/2]q
[R2]int g0/0/3
[R2-GigabitEthernet0/0/3]p l t     //将此端口设为trunk模式 
[R2-GigabitEthernet0/0/3]p t all	
[R2-GigabitEthernet0/0/3]p t allow	
[R2-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow	
[R2-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow-pass p	
[R2-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan all  //允许所有vlan通过
[R2-GigabitEthernet0/0/3]q 

4)配置交换机 LSW2

配置命令如下:

<Huawei>
<Huawei>u t m    //关闭提示信息
Info: Current terminal monitor is off.
<Huawei>sys     //切换到系统视图
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sys S1      //设备重命名为S1
[S1]vlan batch 10 20    //加入vlan10 vlan20 
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[S1]port-group 1         
[S1-port-group-1]group-member g0/0/1 to g0/0/2  //将端口1和端口2 设为一组
[S1-port-group-1]port link-type access    //设置端口类型为access
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access
[S1-GigabitEthernet0/0/2]port link-type access  
[S1-port-group-1]port default vlan 10     //将端口加入vlan10
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan 10
[S1-GigabitEthernet0/0/2]port default vlan 10
[S1-port-group-1]q
[S1]
[S1]int g0/0/5       //配置 端口g0/0/5 
[S1-GigabitEthernet0/0/5]port link-	
[S1-GigabitEthernet0/0/5]port link-type trunk  //将端口类型设为trunk
[S1-GigabitEthernet0/0/5]port trunk allow-pass vlan all   //允许所有vlan通过
[S1-GigabitEthernet0/0/5]


[S1]port-group 2
[S1-port-group-2]group-	
[S1-port-group-2]group-member g0/0/3 g0/0/4   //将端口3 4 设为1组
[S1-port-group-2]p l a   //设置端口类型为access (缩写)
[S1-GigabitEthernet0/0/3]p l a
[S1-GigabitEthernet0/0/4]p l a   
[S1-port-group-2]p d v 20     //将端口加入vlan 20
[S1-GigabitEthernet0/0/3]p d v 20
[S1-GigabitEthernet0/0/4]p d v 20   
[S1-port-group-2]q 
[S1]

单臂路由中,连接路由器的接口为trunk
所以交换机LSW2的g0/0/6需要配置为trunk模式。
配置命令如下:

[S1]int g0/0/6 
[S1-GigabitEthernet0/0/6]port link-type trunk   //将端口设置为trunk模式
[S1-GigabitEthernet0/0/6]port trunk a	
[S1-GigabitEthernet0/0/6]port trunk allow-pass vlan all  //允许所有vlan通过
[S1-GigabitEthernet0/0/6]q
[S1]dis vlan     //查看vlan

在这里插入图片描述
配置成功。

5)检测连通性

  • PC1 ping PC4
    在这里插入图片描述
    PC1能ping通 PC4。

  • Server2 ping PC2
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    Server2 和 PC2 能通信。

6)结论

通过单臂路由,能实现不同vlan之间的通信

二.三层交换机

2.1 原理

一次路由,多次转发‘’
简单的说就是:第一个数据包 经过路由模块处理,形成快速通道(找路)。后续数据包,不需要经过路由处理,直接从快速通道走

在这里插入图片描述
详细解释:
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。

2.2 FIN表、邻接关系表和MLS条目

举个例子
在这里插入图片描述

  • FIB表
    相当于路由表,包含 源IP地址 和 vlan id

  • 邻接关系表
    相当于mac地址表,包含 源MAC地址 和 接口号

  • MLS条目
    统合 FIB表和 邻接关系表 的信息

2.3 配置实例

2.3.1 添加三层交换机,实现不同vlan之间的通信

拓扑图如下:
在这里插入图片描述

1)配置PC1~PC2、Server1 ~2 的IP地址 、子网掩码和网关
2)配置三层交换机

由于有两个网段,划分两个逻辑接口vlanif 10 和 vlanif 20

//VLANIF(Virtual Local Area Network Interface),是华为交换机的一个配置项,应用于三层交换机。这是一种逻辑接口,物理上不存在
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
由于端口自动激活,所以不需要 undo shutdown 再次开启。

3)配置LSW2

配置命令如下:

<Huawei>
<Huawei>u t m    //关闭提示信息
Info: Current terminal monitor is off.
<Huawei>sys     //切换到系统视图
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sys S1      //设备重命名为S1
[S1]vlan batch 10 20    //加入vlan10 vlan20 
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[S1]port-group 1         
[S1-port-group-1]group-member g0/0/1 to g0/0/2  //将端口1和端口2 设为一组
[S1-port-group-1]port link-type access    //设置端口类型为access
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access
[S1-GigabitEthernet0/0/2]port link-type access  
[S1-port-group-1]port default vlan 10     //将端口加入vlan10
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan 10
[S1-GigabitEthernet0/0/2]port default vlan 10
[S1-port-group-1]q
[S1]
[S1]int g0/0/5       //配置 端口g0/0/5 
[S1-GigabitEthernet0/0/5]port link-	
[S1-GigabitEthernet0/0/5]port link-type trunk  //将端口类型设为trunk
[S1-GigabitEthernet0/0/5]port trunk allow-pass vlan all   //允许所有vlan通过
[S1-GigabitEthernet0/0/5]


[S1]port-group 2
[S1-port-group-2]group-	
[S1-port-group-2]group-member g0/0/3 g0/0/4   //将端口3 4 设为1组
[S1-port-group-2]p l a   //设置端口类型为access (缩写)
[S1-GigabitEthernet0/0/3]p l a
[S1-GigabitEthernet0/0/4]p l a   
[S1-port-group-2]p d v 20     //将端口加入vlan 20
[S1-GigabitEthernet0/0/3]p d v 20
[S1-GigabitEthernet0/0/4]p d v 20   
[S1-port-group-2]q 
[S1]

4)配置LSW1

配置命令如下:

<Huawei>U T M          //关闭提示信息 
Info: Current terminal monitor is off.
<Huawei>sys      //切换系统视图
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sys R2
[R2]int g0/0/1   
[R2-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access  //将此端口设为 access模式
[R2-GigabitEthernet0/0/1]q
[R2]vlan batch 10 20  //在交换机中加入 vlan10 vlan20 
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[R2]int g0/0/1
[R2-GigabitEthernet0/0/1]p d v 10   //将此端口加入vlan10 
[R2-GigabitEthernet0/0/1]q
[R2]int g0/0/2
[R2-GigabitEthernet0/0/2]p l a     //将此端口设为 access模式
[R2-GigabitEthernet0/0/2]p d v 20  //将此端口加入vlan20 
[R2-GigabitEthernet0/0/2]q
[R2]int g0/0/3
[R2-GigabitEthernet0/0/3]p l t     //将此端口设为trunk模式 
[R2-GigabitEthernet0/0/3]p t all	
[R2-GigabitEthernet0/0/3]p t allow	
[R2-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow	
[R2-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow-pass p	
[R2-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan all  //允许所有vlan通过
[R2-GigabitEthernet0/0/3]q
5)检测设备间连通性
  1. PC2 ping PC4 (PC2处于vlan 10 , PC4处于vlan20)

在这里插入图片描述
PC2能ping通PC4,证明两设备连通。

  1. Server2 和 PC1

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
Server2 和 PC1 能连通。

6)总结

三层交换机可以实现处于不同vlan的设备之间通信。

2.3.2 添加三层交换机和路由器,使路由器所连设备和其他设备连通

知识点:不同vlan通信 配置静态路由
拓扑图如下:
在这里插入图片描述

1)配置PC1~PC5的IP地址 子网掩码 网关
2)配置LSW1

由于交换机的1 2 3 端口和PC相连,设置成access模式
由于交换机的4端口和交换机相连,设置成trunk模式
在这里插入图片描述

3)配置LSW2

由于g0/0/1和交换机相连,设置为trunk模式。
在这里插入图片描述
由于三层交换机的端口无法添加IP地址, 需要划分几个虚拟接口来配置。

[SW2]vlan batch 10 20 30 100    //添加不连续的vlan10 vlan20 vlan30 vlan100
[SW2]int vlanif 10    //虚拟端口 vlanif 10
[SW2-Vlanif10]ip add 192.168.1.2 24       //配置端口的ip地址和子网掩码 (vlan10)
[SW2-Vlanif10]q

[SW2]int vlanif 20   //虚拟端口 vlanif 20 
[SW2-Vlanif20]ip add 192.168.2.2 24   //配置端口的ip地址和子网掩码 (vlan20)
[SW2-Vlanif20]q

[SW2]int vlanif 30
[SW2-Vlanif30]    //虚拟端口 vlanif 30
[SW2-Vlanif30]ip add 192.168.3.2 24   //配置端口的ip地址和子网掩码 (vlan10)

[SW2-Vlanif30]q

<SW2>sys
[SW2]
[SW2]int g0/0/2      //g0/0/2口和路由器相连 配置成access模式 
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]p l t a
                          ^
Error:Ambiguous command found at '^' position.
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]port l	
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]port link-t	
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]port link-type a	
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]port link-type access  //access模式
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]p d v 100   //此端口加入vlan100
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]q 
[SW2]
[SW2]int vlanif 100      //虚拟端口vlanif 100
[SW2-Vlanif100]
Jul 11 2023 09:48:33-08:00 SW2 %%01IFNET/4/IF_STATE(l)[0]:Interface Vlanif100 ha
s turned into UP state.
[SW2-Vlanif100]ip address 192.168.4.1 24    //配置此端口的ip地址和子网掩码
[SW2-Vlanif100]
Jul 11 2023 09:48:44-08:00 SW2 %%01IFNET/4/LINK_STATE(l)[1]:The line protocol IP
 on the interface Vlanif100 has entered the UP state.
Jul 11 2023 09:48:45-08:00 SW2 DS/4/DATASYNC_CFGCHANGE:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25
.191.3.1 configurations have been changed. The current change number is 14, the 
change loop count is 0, and the maximum number of records is 4095.
[SW2-Vlanif100]dis this
#
interface Vlanif100
 ip address 192.168.4.1 255.255.255.0    //配置成功
#
return
[SW2-Vlanif100]q
[SW2]ip route-	
[SW2]	
[
//由于三层交换机有路由模块,想和连接路由器的设备连通,需要配置静态路由
[SW2]ip route-	
[SW2]ip route-static 192.168.5.0 24 192.168.4.2   //配置静态路由
[SW2]
Jul 11 2023 09:54:15-08:00 SW2 DS/4/DATASYNC_CFGCHANGE:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25
.191.3.1 configurations have been changed. The current change number is 15, the 
change loop count is 0, and the maximum number of records is 4095.
[SW2]
[SW2]
4)配置AR1

需要在AR1上配置默认路由
在这里插入图片描述
然后配置端口。
在这里插入图片描述

5)检测PC4和其余设备的连通性

PC4 ping PC3
在这里插入图片描述

PC4 ping PC2
在这里插入图片描述

PC4 ping PC1
在这里插入图片描述
综上,PC4和PC1 PC2 PC3 连通

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