三层交换机转发原理和实验

模拟器：eNSP

核心机制：通过VLANIF接口完成

为了保证第一次数据流通过路由表正常转发，路由表中必须有正确的路由表项。因此必须在三层交换机上部署三层接口并部署路由协议，实现三层路由可达。VLANIF接口由此而产生。

拓扑描述：
在交换机上划分了2个VLAN，VLAN2和VLAN3。可通过如下配置实现VLAN间互通。
1.在S1上创建2个VLANIF接口并配置VLANIF接口的IP地址，保证两个VLANIF接口对应的IP地址路由可通。
2.将用户设备的缺省网关设置为所属VLAN对应VLANIF接口的IP地址。

PC1和PC2的通信过程如下：
1.PC1将PC2的IP地址和自己所在网段进行比较，发现PC2和自己不在同一个子网。
2.PC1发送ARP请求给自己的网关S1，请求网关的MAC地址。
3.S1收到该ARP请求后，返回ARP应答报文，报文中源MAC地址为VLANIF2的MAC地址。
4.PC1学习到网关的MAC地址。
5.PC1向网关发送目的MAC为VLANIF2接口MAC 地址、目的IP为PC2的IP地址的报文。
6.S1收到该报文后进行三层转发，发现PC2的IP地址为直连路由，报文将通VLANIF3 接口进行转发。
7.S1作为VLAN3内主机的网关，向VLAN3内发送一个ARP广播，请求PC2的MAC地址。
8.PC2收到网关发送的ARP广播后，对此请求进行ARP应答。
9.网关收到PC2的应答后，就把PC1的报文发送给PC2。PC1之后要发给PC2的报文将由交换机S1做三层交换。

实验：

如图所示，PC1在vlan10中，ip地址为10.1.1.1/24，网关为10.1.1.254，PC2在vlan20中，ip地址为10.1.2.1/24，网关为10.1.2.254。现在为了让PC1和PC2通信，在SW1上创建两个vlanif接口，一个接口作为vlan10的网关，另一个接口作为vlan20的网关。

当PC1pingPC2时（假设已经有了网关vlanif接口的MAC地址），首先PC1封装ICMP报文从e0/0/1接口发送出去，到达SW1，打上vlan10的报文，这个时候无法进行二层转发，因为目的MAC是自己的vlan10接口的ip地址，会拆包到三层到相应vlan的VLANIF接口进行处理，发现目的IP地址不是自己，所以进行转发，查看路由表：

查看到了10.1.2.0/24网段的出接口为10.1.2.254，这个接口就是vlanif20，这时从这个接口发送出去，但是怎么知道从哪个物理接口呢，这时如果PC2的MAC地址没有绑定在交换机上，SW1则需要发出带有vlan20 tag的arp请求报文请求对方的MAC地址（因为是直连，如果不直连，请求下一跳的MAC地址）到所有可以加入了vlan20的接口上，也就是e0/0/2，这时出去的时候将标签摘除，PC2接收到以后进行arp报文回复，这样在e0/0/2接口上就绑定了对应的MAC地址，再进行报文的封装，封装vlanif接口的MAC地址和对方的MAC地址查找MAC地址表项从相应的物理接口发送出去。

注意：VLANIF接口的地址通常是物理接口IP地址中选择一个，或者使用交换机的背板地址。

参考资料：华为文档