单臂路由及用三层交换机进行通信

单臂路由及用三层交换机进行通讯

  • 前言
  • 1. 单臂路由
    • 1.1单臂路由的原理
    • 1.2单臂路由的配置
    • 1.3单臂路由实验:单臂路由实现不同vlan间通信
    • 1. 4 单臂路由的缺陷
  • 2. 三层交换机
    • 2.1三层交换机技术
    • 2.2三层交换机采用硬件来交换和路由选择数据包,那么该如何实现呢?
    • 2.3一次路由,多次转发
    • 2.4 传统mls
    • 2.5基于cef的mls
    • 2.6 cef三层交换机工作原理
    • 2.7 用三层交换机实现不同vlan的通信
  • 总结

前言

网络中通过VLAN技术来实现隔离广播、方便管理及提高安全性等功能,一旦划分 VLAN后,同一VLAN之间可以相互通信,不同VLAN间禁止相互通信。但是在企业真实环境中,部门之间及部门和服务器分别属于不同的VLAN,如果不同VL AN之间不能相互通信,那么客户端也无法访问其他部门及服务器所提供的服务。这就好比为了提高公司的网络安全性,直接将公司网络和互联网络之间的链路断开。安全性固然提高,但是直接影响了员工对互联网资源的使用。这种做法显然是不可行的。那么在实际生产环境中,如何保证员工所在部门的VLAN可以和服务器所在的VLAN之间进行通信呢?

企业划分VLAN的主要作用是隔离广播,而只要解决了不同VLAN间的通信问题,就可以在保证在隔离广播的前提下,实现正常通信,即VLAN间的通信技术。实现VLAN间通信的技术很多,比较典型的是通过三层交换机和单臂路由实现。但无论哪种方法,都要借助于三层设备实现。因为如果通过二层设备解决了VLAN间的通信问题,那么广播也可以跨VLAN传播。

1. 单臂路由

1.1单臂路由的原理

单臂路由实现不同vlan间通讯
1.链路类型
(1)交换机连接主机的端口为access链路
(2)交换机连接路由器的端口为trunk链路
2.子接口
(1)路由器的物理接口可以被划分为多个逻辑接口(子接口)
(2)每个子接口对应一个vlan网段的网关
单臂路由及用三层交换机进行通信_第1张图片

1.2单臂路由的配置

(1)配置链路类型-交换机配置
(2)配置vlan标签的封装结构-交换机配置
(3)配置子接口地址-交换机配置

1.3单臂路由实验:单臂路由实现不同vlan间通信

(1)搭建一个拓扑图(由于此实验所用设备都不是同一类型的设备,所以连线需采用直通线)
单臂路由及用三层交换机进行通信_第2张图片

(2)进入交换机进行配置,用户模式下输入enable进入特权模式
在这里插入图片描述
(3)输入config terminal进入全局模式
在这里插入图片描述(4)创建vlan 10和vlan 20
单臂路由及用三层交换机进行通信_第3张图片
(5)输入interface f0/1进入接口模式
在这里插入图片描述
(6)选择access模式并加入vlan 10

在这里插入图片描述
(7)输入interface f0/2进入接口模式.
在这里插入图片描述
(8)选择access模式并加入vlan 20
在这里插入图片描述
(9)输入interface g1/1进入接口模式
在这里插入图片描述
(10)输入switchport mode trunk 强制起trunk
在这里插入图片描述
(11)进行路由器配置,输入enable进入特权模式
在这里插入图片描述
(12)输入config terminal进入全局模式
在这里插入图片描述
(13)输入interface g0/1进入接口模式
在这里插入图片描述
(14)输入no shoutdown 开启此接口
在这里插入图片描述
(15)进入g0/1接口的子接口
在这里插入图片描述
(16)对子接口进行封装
在这里插入图片描述
(17)为子接口配置IP
在这里插入图片描述
(18)输入输入interface g0/1.2进入g0/1的第二个子接口
在这里插入图片描述
(19)对子接口进行封装
在这里插入图片描述
(20)为子接口配置IP
在这里插入图片描述
(20)配置完成后,回到特权模式,输入show ip route查看路由表
单臂路由及用三层交换机进行通信_第4张图片

(21)配置完成后,为两台pc机配置IP及网关
单臂路由及用三层交换机进行通信_第5张图片
单臂路由及用三层交换机进行通信_第6张图片
(22)尝试用一台主机ping另一台主机,发现是通的
单臂路由及用三层交换机进行通信_第7张图片

1. 4 单臂路由的缺陷

(1)单臂路由为网络骨干链路,容易造成网络瓶颈
(2)子接口依然依托于物理接口,应用不灵活
(3)vlan间转发需要查看路由表,严重浪费设备资源

2. 三层交换机

2.1三层交换机技术

使用三层交换机技术实现不同vlan间通讯
三层交换机=二层交换+三层转发
(思科的三层交换机,三层路由功能是不开的,需要手动开启)

2.2三层交换机采用硬件来交换和路由选择数据包,那么该如何实现呢?

1.采用传统的mls
2.基于cef的mls(cef 是一种基于拓扑转发的模型转发信息库

2.3一次路由,多次转发

三层转发过程中要重新封装二层
三层交换机上,第三层引擎处理数据流的第一个包
交换Asic从三层引擎中获悉,二层重写信息在硬件中建立一个mls条目,负责重写和转发数据流中的后续数据包

2.4 传统mls

第三层交换机在osi七层网络模型中第三层,即网络层,是利用第三层协议中的IP包的包头信息来对后续数据业务流进行标记,具有同一标记的业务流的后续报文被交换到第二层数据链路层,从而打通源IP地址和目标IP地址之间的一条通道。这条通道经过第二层链路层。有了这条通路,三层交换机就没有必要每次将接收到的数据包进行拆包来判断路由,而且是直接将数据包进行转发,将数据流进行交换

2.5基于cef的mls

与传统mls不同的是,cef预先根据路由表学习路由信息后,直接储存在fib(转发信息库)中,cef预先根据arp表生成邻接表,直接由硬件转发。传统mls至少需要软件查询一次路由表后建立转发条目,才能使用硬件转发

2.6 cef三层交换机工作原理

(1)主机A给主机B发送单播数据包
(2)交换机查询fib表,找到下一条地址
(3)查找到下一条地址与对应的邻接关系的二层封装信息
(4)转发

2.7 用三层交换机实现不同vlan的通信

(1)准备一张拓扑图
单臂路由及用三层交换机进行通信_第8张图片

(2)进入用户模式后,输入enable进入特权模式
在这里插入图片描述
(3)输入config terminal进入全局模式
在这里插入图片描述
(4)在全局模式下创建两个vlan,分别为vlan10和vlan20
单臂路由及用三层交换机进行通信_第9张图片
(5)在全局模式下,输入interface f0/1进入接口模式
在这里插入图片描述

(6)在接口模式下输入switch port access vlan 10 将此接口加入vlan10(思科交换机默认接口模式为access,所以创建开启access模式命令不是必打)
在这里插入图片描述

(7)输入interface f0/2进入接口模式
在这里插入图片描述

(8)在接口模式下输入switchport access vlan 20 将此接口加入vlan20
在这里插入图片描述

(9)退出到全局模式,输入vlan 10,并配置其IP
单臂路由及用三层交换机进行通信_第10张图片

(10)在全局模式下输入vlan 20,并配置其IP
单臂路由及用三层交换机进行通信_第11张图片
(11)配置完成后输入IP routing开启三层交换机的路由功能(思科三层交换机路由功能是默认关闭的)
在这里插入图片描述

(12)在全局模式下输入do show ip route 查看路由表
单臂路由及用三层交换机进行通信_第12张图片

(13)配置两台pc的IP,并试其能否ping通
单臂路由及用三层交换机进行通信_第13张图片
单臂路由及用三层交换机进行通信_第14张图片

(14)能ping通
单臂路由及用三层交换机进行通信_第15张图片

总结

(1)设备vlan黑名单,不允许指定vlan通过
(config)# switchport trunk allowed vlan remore -vlan id
若想使其通过,在代码前面加个no.
(2)思科的trunk链路都默认允许所有vlan通过
(3)思科进入接口模式后,默认的工作模式为access模式
(4)只有二层交换机时,实现局域网通讯只能通过单臂路由实现。但有三层交换机时,即可实现三层交换实现局域网通信,且通过三层交换机实现不同vlan通信更容易操作。

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