三层交换机及其小实验

目录

三层交换机

三层交换机工作原理 

PCA传给PCB

PCB回复PCA

FIB(转发信息库)

邻接关系表

MLS头目

三层交换机转发过程

三层交换机优点

三层交换机实验

---

---

三层交换机

三层交换机就是有部分网络层功能的交换机，能做到一次路由多次转发，用于不太复杂的网络。

（三层交换=二层交换+三层路由）

三层交换机工作原理 

交换机查找FIB表寻找目标IP与接口，再查找邻接关系表寻找目的MAC地址与接口，找到就在对应借口传输，找不到则ARP泛洪广播。
每一次转发过程中，源ip和目标ip都不变（一次路由）
但是，每经过一次设备，源mac地址和目标mac地址都会发生变化（多次交换）

PCA传给PCB

1.PCA发送第一个数据包目的MAC

2.交换机收到第一个包后需要进行路由处理查找FIB表战到下—跳地址，查找邻接关系表得到2层封装的信息

3.经过路由处理，查找到去往PCB是直连路由直接转发

PCB回复PCA

1.PCB回复PCA的数据

⒉.由于形成了MLS条目，并且PCA的相关信息已在MLS条目中，直接转发

3.接下来的数据包会直接根据MLS条目直接转发

FIB(转发信息库)

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。 

MLS头目

包含目的IP地址，子网，目的MAC地址，端口，vlan标签

三层交换机转发过程

第一步：数据传输进来之后，解析数据包，从数据包中提取处目标MAC地址和源MAC地址，以及目标ip地址和源ip地址。
能确定数据包的协议类型

第二步：查询FIB转发表：记录目标网络和对应出接口的映射关系
三层交换机根据目标IP地址在转发中进行查找
转发表的条目：目标网络的ip地址，子网掩码，下一跳的IP地址和出接口

第三步：如果目标ip地址和转发表中的目标网络地址匹配，三层交换机将数据包转发到对应的接口
如果没有匹配，进行默认路由或者直接丢弃。

第四步转发数据:
如果在同一个网段，交换机直接根据mac地址转发到对应的设备
如果不在同—网段，交换机交给路由器来把数据包转发给下一跳路由器的MAC地址

最后更新转发表

接收到的数据包的源ip不在转发表中，交换机会将源IP地址和对应的接口添加到转发表中，目的ip也是同样的操作。（转发表会动态学习以及更新）

三层交换机优点

1.传输效率高，数据包由CPU处理，数据帧由物理设备处理。 三层交换机能在内部完成vlan之间的路由选择。

2.价格便宜，可以一定程度上代替路由器。

三层交换机实验

要求：PC1,PC2,PC3,PC4互相能够ping通。

 交换机LSW2配置

[LSW1]vlan batch 10 20 30
[LSW2]int e0/0/1
[LSW2-Ethernet0/0/1]p l a
[LSW2-Ethernet0/0/1]p d v 10
[LSW2-Ethernet0/0/1]int e0/0/2
[LSW2-Ethernet0/0/2]p l a
[LSW2-Ethernet0/0/2]p d v 20
[LSW2-Ethernet0/0/2]int e0/0/3
[LSW2-Ethernet0/0/3]p l a
[LSW2-Ethernet0/0/3]p d v 30
[LSW2-Ethernet0/0/3]int e0/0/4
[LSW2-Ethernet0/0/4]p l t
[LSW2-Ethernet0/0/4]p t a v a
[LSW2-Ethernet0/0/4]q

路由器AR1配置

[AR1]int g0/0/1 
[AR1-GigabitEthernet0/0/1]ip add 192.168.40.1 24
[AR1-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/0
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.0.0.10 24
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]q
[AR1]ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 10.0.0.20

三层交换机LSW1配置 

 创建vlan

[LSW1]vlan batch 10 20 30 100

vlanif（一种逻辑接口，物理上不存在）命令配置vlan

[LSW1]int vlan 10
[LSW1-Vlanif10]ip add 192.168.10.1 24
[LSW1-Vlanif10]int vlan 20
[LSW1-Vlanif20]ip add 192.168.20.1 24
[LSW1-Vlanif20]int vlan 30
[LSW1-Vlanif30]ip add 192.168.30.1 24
[LSW1-Vlanif30]int vlan 100
[LSW1-Vlanif100]ip add 10.0.0.20 24
[LSW1-Vlanif100]q

注：vlan100 指向IP是端口的

配置端口，与交换机连接为trunk模式，路由器为access模式

[LSW1]int g0/0/1
[LSW1-GigabitEthernet0/0/1]p l t
[LSW1-GigabitEthernet0/0/1]p t a v a
[LSW1-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2
[LSW1-GigabitEthernet0/0/2]p l a
[LSW1-GigabitEthernet0/0/2]p d v 100
[LSW1-GigabitEthernet0/0/2]q
[LSW1]ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 10.0.0.10 

注：三层交换机为末梢，所以用默认路由

检验结果