CCNP3交换：管理VLAN、三层交换机、Ether Channel、数据交换方式、网关冗余（HSRP、VRRP、GLBP）
文章目录
- CCNP3交换：管理VLAN、三层交换机、Ether Channel、数据交换方式、网关冗余（HSRP、VRRP、GLBP）
- 一、管理VLAN：
- 1、SVI
- 2、配置SVI：
- 二、三层交换机的灵活使用：
- 1、路由功能：
- 2、SVI充当网关：
- 3、实现不同VLAN的访问：
- 4、二层交换机的透明化：
- 5、实现一台二层交换机下不同VLAN的PC的访问：
- 三、Ether Channel（以太网通道）：
- 1、原理：
- 2、配置指南：
- 3、三层Channel配置：
- 四、数据交换方式：
- 1、原始式：
- 2、网流式（传统式）：
- 3、CEF（快速交换）：
- 五、网关冗余：
- 1、早期的网关冗余：
- 2、HSRP：
- 3、VRRP：
- 4、GLBP：
CCNP3交换：管理VLAN、三层交换机、Ether Channel、数据交换方式、网关冗余（HSRP、VRRP、GLBP）
一、管理VLAN：
1、SVI
在讲管理VLAN之前，我们先讲一下 VLAN1 这个特殊的VLAN：
VLAN1默认创建，并且默认所有接口处于该VLAN，Native VLAN也是VLAN1，管理VLAN也是VLAN1。
交换机需要被远程登录管理，真实的二层接口不能配置IP地址，故只能使用SVI虚接口。虚接口的MAC地址从背板地址池中获取（二层交换机仅存在一个SVI虚接口，多层交换机有多少个VLAN就存在多少个SVI虚接口）
2、配置SVI：
（1）配置SVI（管理VLAN）：
SW1(config)#int vlan 1
SW1(config-if)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0
SW1(config-if)#no shutdown
有了上面的配置，SW1再设置一个用户名和密码，就可以让PC进行Telnet远程登录了。
（2）转移SVI：
SW1(config)#int VLAN 2
SW1(config-if)#ip add 192.168.2.1 255.255.255.0
SW1(config-if)#no shutdown
注意：在真机上配置的时候，由于二层交换机仅存在一个SVI，故开启某个VLAN的SVI口后，其它的SVI口自动被关闭。多层交换机可以存在多个SVI。
SVI双UP的条件：
①该交换机上存在该VLAN
②该VLAN中存在活动用户（双UP），或存在活动trunk干道。
（3）配置网关：
若该交换机需要被其它广播域访问，需要定义网关地址。
Switch(config)#ip default-gateway 192.168.1.1
二、三层交换机的灵活使用：
三层交换机简述：
对于普通二层交换机对于发来的包，认识的单播，不认识的洪泛。
对于路由器来说，认识的转发，不认识的丢弃
将两者结合起来的三层交换机即会解包，又会洪泛。这就是三层交换机所特有的魅力，但是如果只是把它当作普通交换机来说比较浪费，而作为一个路由器来讲，它又承载不了向路由器那样的路由能力。
正式因为三层交换机有这样的特点，它可以完成以下的功能。
1、路由功能：
开启路由功能：
SW1(config)#ip routing
关闭交换机端口：
SW1(config)#int range f0/1-2
SW1(config-if-range)#no switchport
SW1(config)#int f0/1
SW1(config-if)#ip add 192.168.1.254 255.255.255.0
SW1(config-if)#no shutdown
SW1(config-if)#int f0/2
SW1(config-if)#ip add 192.168.2.254 255.255.255.0
SW1(config-if)#no shutdown
此时PC0可以Ping通PC1
2、SVI充当网关：
我们将上面那个图做大，给它再增加一个交换机，配置我这里不再演示了。大致思路就是：让新增加的设备在同一VLAN（默认VLAN1），然后给三层交换机配置一个SVI（192.168.3.254/24），接着让底下的交换机连着PC，把PC的网关
SW2(config)#int vlan 1
SW2(config-if)#ip add 192.168.3.2 255.255.255.0
SW2(config-if)#no shutdown
SW1(config)#int vlan 1
SW1(config-if)#ip add 192.168.3.254 255.255.255.0
SW1(config-if)#no shutdown
将PC的网关设置为192.168.3.254，就会发现PC2可以ping 通PC0、PC1的电脑。
以前一个物理接口，当N个子接口，每个子接口管理一个VLAN，当VLAN一多，链路利用就会很高，就会导致卡。
如果不使用子接口，我们一般情况下一个接口一个VLAN，但是我们到这里就发现可以多个接口配置同一个VLAN（这里默认都是VLAN１），让SVI充当所有VLAN１的网关。
3、实现不同VLAN的访问：
上面的配置省略，需要注意访问其它网段下的IP，需要有路由。
Switch(config)#ip default-gateway 192.168.4.254
4、二层交换机的透明化：
图中将F0/5口划分到VLAN2中，然后将PC4的 IP 也配置到VLAN2中。
PC4可以正常访问其它PC。
5、实现一台二层交换机下不同VLAN的PC的访问：
这样实现一台二层交换机之间不同VLAN的PC的访问。
三、Ether Channel（以太网通道）：
我们再回到三层架构，根网桥是一棵树的中心，网关是一个广播域的中心。当一个VLAN2中的电脑访问VLAN3的电脑时，数据包就会经过两台汇聚层的交换机。
我们知道接入层的设备一旦多起来，那么两台汇聚层交换机之间的通信负担就会越来越越来越大，单纯的千兆网线根本就不够用，就算上了万兆网线，在一个大型的网络中，两台汇聚层设备之间的通信依然是问题。
因此有人提出将多根网线逻辑的捆在一起的思路：
1、原理：
Ether Channel ：以太网通道，主要用于 SW-SW 之间，将多个交换机间直连的物理接口逻辑的整合为一个接口，起到带宽叠加的作用。
SW1(config)#int range f0/1-4
SW1(config-if-range)#channel-group 1 mode on
SW2(config)#int range f0/1-4
SW2(config-if-range)#channel-group 1 mode on
配置好之后，就可以看作多个接口成为一个Port口了。
原理：当流量到汇聚层交换机上的Port口时，它们将流量分担到各个链路上，比如说在这张图中各走25%，流量到达对端之后，交换机将多个接口来的流量组合成一个流量，视作是一个接口过来的，自然将流量洪泛到除F0/1-4的其它接口上。
一般设备支持8根绑在一起，好一些的设备支持16根绑在一起。
Channel的建立可以通过手动，也可以自动：
由用户选择模式来决定：
| 模式 | 特点 |
|---|---|
| PAGP Cisco私有 |
desirable（主动）、auto（被动) |
| LACP 公有 |
active（主动）、passive（被动） |
| on | 若配置为手动，两端必须均为手动。 |
2、配置指南：
| 序号 | 配置指南 |
|---|---|
| ① | 所有端口必须支持etherchannel，同时注意必须连接相同设备（同一设备，同本地类型相同） |
| ② | 这些物理接口必须具有相同的速率和双工模式，LACP必须为全双工 |
| ③ | 通道内不得使用span，若为3层通道，ip地址必须配置到逻辑接口上 |
| ④ | 三层通道内所有的物理接口必须为3层接口，然后在channel口上配置ip地址 |
| ⑤ | 若二层通道，这些物理接口应该属于同一VLAN或者均为trunk干道，且封装的类型一致，VLAN的允许列表必须一致 |
| ⑥ | 通道的属性改变将同步到物理接口，反之也可；若物理没有全部down，通信依然正常 |
| ⑦ | 同时配置所有物理接口，或直接配置channel口，均可修改接口的属性。 |
3、三层Channel配置：
先将所有物理接口修改为三层，然后在port接口上配置IP地址。
sw1(config)#interface range e0/0 -1
sw1(config-if-range)#no switchport
sw1(config-if-range)#channel-group 1 mode on
sw1(config)#interface port-channel 1
sw1(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
Switch(config)#ip routing
（1）负载分担：
二层通道基于不同的源MAC地址或不同的目标MAC地址对流量进行负载分担。默认基于源MAC地址，不管源是谁，访问一些流量一条线，另一些流量走另外一条线。
基于源区分比较合理，建议不要修改。
（2）负载均衡：
三层通道基于负载均衡来转发流量。
四、数据交换方式：
数据交换方式，实际上就是数据路由方式。
1、原始式：
这种原始式数据交换方式会让设备查两张表，每一个流量都会查两张表：路由表+ARP表，延时会很高。
2、网流式（传统式）：
之后经过几年的发展，原始式开始淘汰，出现了传统的数据交换方式：网流式。用八个字进行概括：一次路由、多次交换，使用的是Cache表，该技术广泛用于三层交换机中。
这种网流式是现在很多的公有厂商的默认转发方法。
三层交换在完成对收到的第一个新数据流进行路由后，产生一个MAC地址与IP地址的映射表，当具有相同地址信息的数据流再次通过时，即根据此表直接在二层完成转发，即“一次路由，多次交换”，有效提高了数据包转发的效率。
3、CEF（快速交换）：
CEF的查表方式是目前最好的路由器的数据交换方式，它是Cisco私有的。无需路由、直接交换，一直只有一张表。
正常路由器是有路由表和ARP表的，而使用了这种技术，会将路由表转成FIB表，将 ARP表转成ADJ 邻居表。
FIB表：转发信息数据库，二进制表格，解决了递归看IP，直接寻找出接口。
ADJ表：该表记录了访问某个网段时特定地 源、目MAC。
当上面两张表合在一起之后：就会变成：
目标IP、出接口、源MAC、目MAC
Cisco 的设备默认CEF功能都在打开着。
SW1(config)#ip cef
注意：CEF适合用于局域网，但不适合用于广域网。CEF技术不支持负载均衡，因为它的出接口是一个，即便路由表显示为负载均衡，但实际的CEF下的流量仅延一条路径传输。
五、网关冗余：
网关冗余就是备份网关，为什么需要备份网关呢？它的意义在于当一边的设备瘫痪后，另一边的网关可以接替原来的网关继续流量的转发。
所有的冗余协议，若在多层交换机上配置，且使用SVI虚接口作为网关接口，那么命令必须全部到SVI接口上配置。
1、早期的网关冗余：
早期使用代理ARP和ICMP重定向来实现网关冗余。这里使用下面这个图作为讲解：
将上面的协议运行EIGRP，模拟Win98PC的路由器R1，只配置一个接口IP，然后关闭路由功能。
接着让它去pingR3的环回，我们发现很奇怪，R1没有网关竟然可以ping通R3的环回。
为什么可以ping 通R3的环回呢？这就是最原始的网关冗余思路：由于R1既没有去往R3环回的路由，也找不到网关。因此R1会发送ARP请求：询问3.3.3.3的MAC。该请求一出来就会遇到R2、R4这两个路由器。
由于路由器具有代理ARP的功能，这两台路由器收到请求之后查看自己的路由表，发现存在去往3.3.3.3的路由，它们都会积极的将自己的MAC代理为2.2.2.2的MAC去回复R1，R1最终会从中选择一个，这样就可以ping通R3的环回了。
当这张图中的R2、R3之间的链路（上行链路）断了的时候，比如下面这样：
此时EIGRP会重新收敛，R1会把流量给R2，R2又把流量甩给R4，R4在把访问R3。由于路由器具有ICMP重定向的功能：
当流量从R2 e0/0 口进去，然后又从R2 的e0/0口出去。证明R2不是最佳下一跳，R2会让R1去找R4，这样网关冗余就成功了。
如果断开的下行链路，R1一直访问不到R2，2个小时arp表刷新，R1重新发送ARP，R4进行代理。
总结一下就是：早期使用ARP、ICMP重定向来实现网关冗余，若上行链路不可达，随着路由协议重新收敛，ICMP重定向生效，在一定时间内可以完成网关的切换，若下行链路不可达，那必须等到ARP表刷新的时间（2h）之后重新新发送ARP请求。
可以修改ARP请求的时间，但是比较鸡肋不推荐：
R1(config)#int e0/0
R1(config-if)#arp timeout ?
<0-2147483> Seconds
Win 98系统以下在不知道网关IP的情况下会自动发出ARP请求，但以上系统将不发包。以上系统填写网关地址为直接广播地址（主机位全1），可以使系统发出ARP请求。
2、HSRP：
由于上述技术并不是真正用到了冗余，而是利用了一下代理ARP、ICMP重定向。在这种背景下，Cisco提出了HSRP网关冗余技术。
HSRP：热备份冗余协议，特点：切换速度快，可以使网关的IP和MAC地址不用变化，网关的切换对主机是透明的，可以实施上行链路追踪。
（1）原理：
①首先两台路由器用HSRP发hello包建邻，它们共同管理着它们虚拟出来的IP 10.254（为了讲解引用，该IP也可以是三层交换机上虚拟出来的网关IP）。
②这两台路由器之间会分主次，将最好的根网桥、网关放在好的一端，我们暂且可以理解为主的第二地址。
③当PC上网的时候，它会向网关要MAC，发送ARP请求后，住的会把虚拟的MAC给该PC，然后交换机之后便找它上网。
④若主设备瘫痪，两路由器之间HSRP的Hello包将会断开，次设备会知道主设备已凉，然后它会用该虚拟的MAC为源MAC发一个包给交换机，然后下次传输数据时就会走次设备。（虽然交换机发现接收MAC地址的接口发生了转变，但是电脑不知道）
这样就实现了网关冗余。
（2）原理细化：
①hello time 3s、hold time 10s，组播地址：224.0.0.2，TTL=1
②
| 关系 | 名称 | 优先级 |
|---|---|---|
| 主 | Forwarding 路由器就是Active 路由器 | 优先级高（默认100）、真实物理接口IP地址最大 |
| 从 | standy 路由器 |
上面虚拟出来的MAC地址是下面这部分值，0000.0c段它是被Cisco买断的，07.ac用于HSRP协议，后面的256位作为组。
（3）配置：
这里还是使用之前的路由器说事，为PC指定网关 124.1.1.254，两台路由器均配置。
1、R2#show standby
2、R2、R4都要敲
R2(config)#int e0/0
R2(config-if)#standby 1 ip 124.1.1.254
R4(config)#int e0/0
R4(config-if)#standby 1 ip 124.1.1.254
3、
优先级修改： 修改优先级，默认100（改的比100大就可以当老大）
R2(config-if)#standby 1 priority ？
<0-255> Priority value
4、
R2(config-if)#standby 1 preempt 开启抢占
（4）上行链路追踪 ：
如果我们下行链路断开之后：没关系，我们有网关冗余，可以走另一条路。但是上行链路断开之后，假设R1继续访问R2，就会和之前的原理类似，使用ICMP重定向。
但是问题来了，ICMP重定向会重定向到一个真实的IP，而我们却使用的是虚拟的IP。它的网关将不会切换，流量会一直沿图中的方向走。
因此当上行链路Down时，网关将不会切换。
解决方法：定义上行链路追踪：
该配置必须在抢占开启的情况下生效，且两台设备间的优先级差值小于下调值。
定义追踪表1,追踪接口为S1/0口（引用上面网关冗余的图）
R2(config)#int e0/0
R2(config-if)#standby 1 track serial 1/0 ？
<1-255> Decrement value
意思就是说，如果被追踪的接口（S1/0口）Down了，本地（R2）默认将自动将本地优先级减10，减10后的优先级就没有对端好了，对端开启抢占后，就可以成为网关了。
（5）总结：
| 缺点 | |
|---|---|
| HSRP | 1、收敛速度慢（hello time 3s、hold time 10s） 2、只能两台设备 3、抢占默认关闭 4、Cisco私有 |
3、VRRP：
VRRP：虚拟路由冗余协议
（1）特点：
VRRP：公有协议，3hold time、N台设备，抢占开启。
VRRP在一个组内可以存在多台3层设备，存在一个master、多个backup，正常产生一个虚拟IP（可以为真实接口IP）和一个虚拟MAC。
默认每1S来检测一次master是否活动：
只有master发出hello包，其它人（backup）只检测master是否存活，master组播地址：224.0.0.18、TTL=1，hold time 3s
选举规则：先优先级（默认100，越大越好），再比接口IP地址（越大越好）。
（2）注意事项：
这是正常情况下的网关和虚拟MAC同属于一个路由器：
如果网关和虚拟MAC不在同一个路由器上：
所以如果你决定，用真实的IP地址作为虚拟的IP地址的时候，就必须保证，最开始的主（提供虚拟MAC）和要访问的真实IP在同一设备上。就向第一张图一样。
官方一点：若使用某个接口的真实ip地址作为虚拟网关ip地址，那么依然使用虚拟的MAC地址。
当真实IP地址所在接口未down之前，其他设备不能作为master，否则将可能出现错误的ARP应答，导致选路不佳。故该地址所在的接口优先级为255。
开启VRRP网关冗余：R2、R4都需要配置：
R2(config)#int e0/0
R2(config-if)#vrrp 1 ip 134.1.1.254
修改优先级
R2(config-if)#vrrp 1 priority 110
R2#show vrrp brief
（3）上行链路追踪：
R1(config)#track 1 int s1/0 line-protocol
接口调用：
R1(config)#int e0/0
R1(config-if)#vrrp 1 track 1 decrement 156
组号 表号 下调的优先级
之所以下降156是因为担心该设备属于master，它的优先级为255，下降到比默认100小的时候，才可以被别人抢占。
（4）与HSRP的区别：
| HSRP | VRRP |
|---|---|
| Cisco私有 | 公有 |
| 224.0.0.2 | 224.0.0.18 |
| 两台设备 | 多台设备 |
| hello time 3s hold time 10s |
hello time 1s hold time 3s |
| 两台设备均发送 hello包 | 仅Master发送 hello包 |
| 抢占默认关闭 | 抢占默认开启 |
| 不可使用物理接口的IP地址来作为网关地址 | 可以使用物理接口的IP地址来作为网关 |
4、GLBP：
GLBP（网关负载均衡协议）其实比较鸡肋，GLBP支持最多四台设备。
AVG：优先级最大，再ip地址最大。响应所有对网关地址ARP请求后，根据网关设备的数量（最大4个）回应不同MAC给PC；同时将这些MAC分配给对应的AVF。
3s hello time、10s hold time、224.0.0.102、UDP 3222端口
AVF：根据AVG分配的MAC地址来转发流量
AVG抢占关闭
AVF抢占开启
（1）原理如下：
（2）鸡肋之处：
当我们有三层架构时，路由器那么当接入层的设备访问另一台汇聚层的交换机时，流量就会绕着走。
注意：该协议在应用时，考虑到生成树在3层架构中的存在，需要相应的改变拓扑结构。
（3）配置：
启动GLBP网关冗余协议：
R1(config)#int e0/0
R1(config-if)#glbp 1 ip 134.1.1.254
（4）上行链路追踪：
R1(config)#track 1 int e1/0 line-protocol
R1(config)#interface e0/0
R1(config-if)#glbp 1 weighting track 1 decrement 10