交换机与路由器技术：VLAN Trunk、单臂路由和三层交换及配置

一、VLAN Trunk

如果没有VLAN Trunk会出现什么样的局面呢？、
如下所示

当没有VLAN Trunk，两台交换机之间，两个不同的vlan发送报文，就会消耗2对物理接口。如果更多vlan发送报文，就会占用更多的物理接口，而物理接口很珍贵。
所以我们可以用Trunk整合接口，只消耗一个物理接口，所有vlan都通过trunk链路与自己vlan的主机进行通信。

1、vlan trunk目的

• 实现相同vlan跨交换机进行通信
• 交换机接口模式（默认式动态自动）
  （1）交换机连接主机：协商出来的结果是access
  （2）交换机互连：
  
  红框里面的这两个是最常用的，我们只需要记住这两个就行了。

上图中，只要把两台交换机之间的链路设置成trunk链路，同一vlan的PC就可以通过两台交换机通信了。
如果说要不同vlan的PC进行通信，就需要路由了。

2、trunk封装

• 思科私有的
  ISL
  

• 标准的
  802.1q 不同厂商的交换机使用的共有标准
  

左边发向右边的报文，如果要发向PC4，就在交换机2去掉trunk封装，如果还要发向下一个交换机，则在交换机2中不去掉trunk封装

二、单臂路由

在同一交换机上划分vlan，从而相同vlan主机可以通信，不同vlan不同通信。
如果想要不同vlan进行通信，怎么办
不同vlan，是属于不同广播域，配置的是不同的网段IP，针对于不同网段的IP进行通信，这时候需要借助于路由可以实现不同vlan间的通信技术:单臂路由、三层交换

1、原理

• 在路由器上划分子接口作为不同vlan的网关，每一个子接口作为一个vlan的网关，需要做vlan封装。
• 交换机与主机连接的链路: access
• 交换机与路由器连接的链路: trunk
  对于路由器来说就是划分子接口，例如0/0.1，0/0.2

以上图为例，PCO需要发送数据给PC1，发现PC1和自己不是同一个网段，这时将数据交给自己的网关，网关为路由器0的FO/0.1子接口，通过ARP协议获取自己网关的MAC地址，数据会通过交换机进行转发，到了交换机之后，会为收到的数据打上vlan标签10，将数据传到路由器0，路由器0收到数据，集合路由器的工作原理，查看目的IP地址，找到对应接口，再进行标签转换，再发送到交换机，这时交换机收到的就是打上vlan20标签数据，根据交换的mac地址表的对应关系直接转发

综合实验
1、先按下图放置并连接好各机器

2、在交换机配置接口信息

3、在路由器配置信息


4、两台PC利用路由器的DHCP自动获取IP后，进行ping操作



成功完成实验

三、三层交换

回顾
1、虚拟局域网vlan在同一交换机中划分广播域，实现相同vlan可以通信，不同vlan不能通信
2、vlan trunk相同的vlan跨交换机进行通信，不同vlan不能通信
3、为了解决不同vlan间的通信，使用单臂路由
4、单臂路由

• 在路由器上划分子接口，不同的子接口作为不同的vlan的网关

1、目的

• 通过在交换机上划分vlan，想要实现不同vlan间的通信，这时候就可以使用三层交换来解决。
• 问题：使用单臂路由可以解决不同vlan之间的通信，为什么还要使用三层交换来解决？
  （1）单臂路由容易造成网络瓶颈，子接口依托于物理接口，当vlan过多，物理接口压力过大
  （2）单臂路由主要是利用路由器的转发，每一次数据来之后都需要进行路由，路由器的工作量比较大

2、基本概念

• 设备：三层交换机
• 三层交换技术：二层交换技术+三层转发技术

3、传统的三层交换

工作原理：

• 三层交换机上，第三层引擎处理数据流的第一个包
  
• 交换ASIC从3层引擎中获悉2层重写信息在硬件中创建一个MLS（三层交换）条目，负责重写和转发数据流中的后续数据包
  
• 一次路由，多次交换

4、基于CEF的三层交换（MLS）

• 基于路由表直接去生成邻接关系表，直接进行硬件转发
• 维护了两张表
  （1）路由表（转发信息库FIB)
  （2）邻接关系表（MAC地址信息）
• 工作原理：
  1、主机A给B发送单播数据包
  2、交换机查找FIB表，找到下—跳地址
  3、查找下一跳地址对应的邻接关系的2层封装信息
  4、转发
  
  给三层交换机添加对应的IP地址之后，他就会生成对应的关系

引入虚接口

因为交换机不是路由器，不能设置IP地址。那么就引入虚接口概念，那就是相当于逻辑接口充当路由器的接口。

• 两种场景
  
  
  第二种场景应用多。因为通常有很多个部门，一个部门又有很多的pc，则对应于第二种场景。

四、三层交换机配置

演示章节三提到的两种场景。

场景一：
1、先放置设备，并且连好线。

2、如图在三层交换机中进行配置



4、检查是否ping


成功完成实验。

场景二：
1、放置并连接好各机器

疑问：交换机0上是否需要创建vlan20，交换机1上是否需要创建vlan10
答：如果交换机0上连接有vlan20的PC就需要，否则不需要。交换机1同理。所以在这个实验中不需要
2、switch0中配置

3、switch1中配置

4、三层交换机中配置



5、检查是否ping通



实验成功。