三层交换机转发原理与实验(三层交换技术原理,MLS条目,虚接口详解与配置)

文章目录

  • 前言
  • 一:三层交换技术
      • 1.1:三层交换机
      • 1.2:MLS条目
      • 1.3: 三层交换原理
  • 二:虚接口概述
      • 2.1:配置虚接口
      • 2.2:三层交换机VLAN间通信的转发过程
  • 三:三层交换机配置
      • 3.1:配置命令
  • 四:三层交换机实验
      • 4.1:实验目的
      • 4.2:环境
      • 4.3:实验过程(十个步骤)
        • 4.4:总结

前言

三层交换技术的前身是单臂路由,三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机,工作在OSI网络标准模型的第三层:网络层。三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换,所具有的路由功能也是为这目的服务的,能够做到一次路由,多次转发。

一:三层交换技术

1.1:三层交换机

三层交换技术能够实现VLAN之间的通信

解决了单臂路由的瓶颈(中继链路)

三层交换=二层交换+三层转发

三层交换是交换机的高级产品,自带三层转发功能,其中有三层引擎来进行数据转发,三层引擎转发过程只经过一次路由,其他全部都是在硬件层面上转发,所以效率很高。
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1.2:MLS条目

三层交换机通过硬件来交换和路由选择数据包。为了在硬件中处理数据包的高层信息,Cisco Catalyst 交换机使用传统的MLS(Multilayer Switching,多层交换)体系结构或基于CEF(Cisco Express Forwarding, Cisco 快速转发)的MLS体系结构。传统的MLS是一种老式结构,而所有新型的Catalyst交换机都支持CEF多层交换。

如图:主机A 发送数据给 主机B

主机A 发送数据到达交换机,交换机查找MLS条目(FIB表+邻接关系表)后知道主机B的地址,就可以直接将数据发送给主机B了。此图中的路由器是虚拟的,即三层交换机中含有路由功能。

所以数据传输中只经过一次路由,其他都经由硬件层面上的转发。

所以可以总结为:一次路由,多次转发。
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1.3: 三层交换原理

一次路由,多次交换
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二:虚接口概述

我们知道路由器的物理接口上可以配置IP地址,那么交换机上面是否可以?答案是可以的。

2.1:配置虚接口

如果想要在三层交换机上配置IP地址,我们只能在VLAN上配置,所以就需要创建一个虚接口。

交换机配置IP地址后,就可以远程通信了。无论从哪个物理接口连接,只要该交换机可以正常通信且属于该VLAN,都可以远程访问管理交换机。

在三层交换机上配置的VLAN接口为虚接口
Switch(config)#interface vlan vlan-id    
例如:
Switch(config)#interface vlan 10

2.2:三层交换机VLAN间通信的转发过程

三层交换机具备路由功能,所以两个VLAN之间可以互相访问,每一个VLAN接口就是该网段的网关。
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三:三层交换机配置

3.1:配置命令

在三层交换机上启动路由功能
Switch(config)#ip routing
配置虚接口的IP
Switch(config)#interface vlan vlan-id
Switch(config-if)#ip address ip_address netmask
Switch(config-if)#no shutdown
配置路由接口
Switch(config-if)#no switchport

四:三层交换机实验

4.1:实验目的

通过三层交换机,实现不同VLAN间的通信和局域网与广域网之间的通信

4.2:环境

GNS3软件

三台初始化主机

一台初始化二层交换机

一台初始化三层交换机

一台初始化运营商服务器

4.3:实验过程(十个步骤)

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4.4:总结

1.路由器的直连地址和非直连地址都要添加上去,即添加静态路由。

2.三层交换机与广域网连接的接口,需要关闭二层接口(no switchport),因为试验中使用的是二层接口,当然也可以使用三层接口。

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