单臂路由原理与应用【eNSP实现】

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#计算机网络 #eNSP

于 2022-03-24 16:53:10 首次发布

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本文档详细介绍了如何通过单臂路由实现VLAN间的通信，包括交换机端口配置、VLAN划分及路由器子接口设置。实验过程中，通过配置路由器的子接口作为不同VLAN的网关，剥离VLAN标签以实现数据在不同VLAN间的转发。通过这个过程，读者可以理解数据在跨VLAN通信中的转发逻辑。

VLAN属于二层交换技术，因此若要实现VLAN间通信便需要来到第三层—网络层
单臂路由的原理是通过一台路由器，使VLAN间互通数据通过路由器进行三层转发。
单臂路由可以通过配置物理接口将其逻辑化为多个子接口，以便节约路由器上宝贵的物理接口资源。

实验目的

了解单臂路由工作原理，学会配置单臂路由
理解数据在跨VLAN通信中的转发过程

实验拓扑

实验步骤

配置交换机各端口类型，同时划分各端口所属VLAN

S1:
<S1>system-view				//进入系统视图
[S1]vlan batch 10 20 30		//在交换机S1上创建VLAN 10,VLAN 20,VLAN 30
[S1]interface Ethernet 0/0/1	//进入e0/0/1接口
[S1-Ethernet0/0/1]port link-type access 	//将此接口设置为Access类型
[S1-Ethernet0/0/1]port default vlan 10		//此接口默认VLAN为VLAN 10
[S1-Ethernet0/0/1]quit
[S1]interface e0/0/2
[S1-Ethernet0/0/2]port link-type access 	
[S1-Ethernet0/0/2]port default vlan 20
[S1-Ethernet0/0/2]quit
[S1]interface g0/0/2		//进入g0/0/2接口
[S1-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk 	//将此接口设置为Trunk类型
[S1-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all	//此端口运行带有任何VLAN标签的															帧通过
[S1-GigabitEthernet0/0/2]quit

S2:	//大部分与S1类似，此处不再注释
<Huawei>system-view 		//进入系统视图
[Huawei]sysname S2			//将此设备改名为S2
[S2]undo info-center en		//取消消息提醒
[S2]vlan batch 10 20 30		//在交换机S2上创建VLAN 10,VLAN 20,VLAN 30
[S2]interface Ethernet 0/0/1
[S2-Ethernet0/0/1]port link-type access 
[S2-Ethernet0/0/1]port default vlan 30
[S2-Ethernet0/0/1]quit
[S2]interface g0/0/2
[S2-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk 
[S2-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all
[S2-GigabitEthernet0/0/2]quit

S3:	//与S1,S2类似
<Huawei>system-view 		
[Huawei]sysname S3	
[S3]vlan batch 10 20 30
[S3]interface g0/0/1
[S3-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk 
[S3-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all
[S3-GigabitEthernet0/0/1]quit
[S3]interface g0/0/2
[S3-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk 
[S3-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all
[S3-GigabitEthernet0/0/2]quit
[S3]interface g0/0/3
[S3-GigabitEthernet0/0/3]port link-type trunk 
[S3-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan all
[S3-GigabitEthernet0/0/3]quit

到此处，各VLAN区域均划分完毕，此时各PC之间互相ping不通，我们希望通过设置单臂路由使其相互ping通

将路由器g0/0/1接口逻辑化为三个子接口，分别作为三个PC的网关

[R1]interface g0/0/1.1
[R1-GigabitEthernet0/0/1.1]ip ad	
[R1-GigabitEthernet0/0/1.1]ip address 192.168.1.254 24	//设置子接口的IP地址与掩码
[R1-GigabitEthernet0/0/1.1]dot1q termination vid 10	//子接口处接收VLAN 10数据时自动剥									离VLAN 10标签；当此处发送数据时则自动加上VLAN 10标签
[R1-GigabitEthernet0/0/1.1]arp broadcast enable //开启后子接口才能发送ARP广播报文【普通										 接口默认就是开启的】，ping功能就是建立在ARP基础上
[R1-GigabitEthernet0/0/1.1]quit
[R1]interface g0/0/1.2
[R1-GigabitEthernet0/0/1.2]ip address 192.168.2.254 24
[R1-GigabitEthernet0/0/1.2]dot1q termination vid 20
[R1-GigabitEthernet0/0/1.2]arp broadcast enable 
[R1-GigabitEthernet0/0/1.2]quit
[R1]interface g0/0/1.3
[R1-GigabitEthernet0/0/1.3]ip address 192.168.3.254 24
[R1-GigabitEthernet0/0/1.3]dot1q termination vid 30
[R1-GigabitEthernet0/0/1.3]arp broadcast enable
[R1-GigabitEthernet0/0/1.3]quit
//当VLAN数据都能被剥离后【dot1q设置后...】，对于路由器而言整个二层网络就像没有设置VLAN一样，因此PC网段便成了直连路由，此时更新自己路由表

完成此步骤后，各PC间便能跨VLAN相互ping通。以PC2 ping PC3为例分析整个过程

PC2会广播一个ARP请求，询问网关第MAC地，请求首先经过S1的e0/0/2的Access接口进入并被打上VLAN 20的标签，S1将此ARP请求从其余端口广播出去，发现e0/0/1端口的默认路由为VLAN 10，因此此路不通，所以ARP请求最后往g0/0/2的Trunk端口发送出去并且仍然携带VLAN 20标签
同理，ARP请求被S3的g0/0/2的Trunk接口接收并转发，ARP请求到S2时无法经由e0/0/1发送给PC3，因此此端口的默认路由为VLAN 30，与ARP请求所携带的VLAN 10标签不同，所以此路也不通路，最后ARP请求只能经由S3的g0/0/1端口发送出去
包来到R1的g0/0/1端口，此端口已被逻辑化为3个子接口，此时路由器将此ARP请求的VLAN 10标签与3个子端口的VID进行比对，发现其中有个端口的VID正好为VLAN 10，因此将此ARP请求接收，同时剥离其VLAN标签，也就是说当包被路由器接收后不携带任何标签。同时R1通过此端口回复一个ARP报文【这就是端口要开始ARP广播的原因】用于告知此网关的MAC地址，PC1收到后即可按照此MAC地址直接进行发送数据至网关
紧接着R1查看自身路由表，发现PC3正好在自己的路由表中，通过层层查询，最后经由g0/0/1.3转发出去，同时打上此端口的VID，即VLAN 30标签，数据经此来到S3
面对携带了VLAN 30的数据包，S3同样会从其余端口转发出去，包来到S1后发现标签与e0/0/1与e0/0/2不同，因此不进行转发；包来到S2处后发现标签正好与e0/0/1相同，因此去标签转发。PC3由此成功收到数据包，需要告知PC1自己已成收数据，同理发送ARP请求寻找自己的网关地址，最后来到PC1处，自此ping操作成功

本实验取自华为公司《HCNA网络技术实验指南》，此书对于新手学习计算机网络协议以及熟悉eNSP操作十分友好，强烈推荐！！！