三层交换技术

三层交换采用硬件转发功能实现二层的交换和三层路由选择转发功能

作用：单臂路由虽然解决了不同vlan之间相互通信，但是随着企业人数的增多，对路由器与交换之间的这条链路的利用率的要求越来越高，这条路由器与交换机之间的链路就变成整个网络的瓶颈。三层交换机可以用来解决单臂路由链路成为整个网络瓶颈的问题。

三层交换设计到的技术有两个：传统的MLS（Multilayer Switching，多层交换）体系结构或基于CEF（cisco Experss Forwarding，cisco快速转发）的MLS体系结构。

传统的MLS原理：也称为基于网流的交换。主要是指MLS让ASIC（Application-Specific Intgrated Circuit，应用专用集成电路）能够对被路由的数据包执行第2层重写操作。2层重写操作包括重写源和目标MAC地址，以及写入重新计算得到的循环冗余校验码（CRC）。例如：vlan1要和vlan2进行通信，vlan1将一系列的数据包发给网关，这个数据包的源MAC地址是vlan1主机的MAC地址，目标MAC地址是网关。三层交换机接受到这个数据包，在转发数据前重写2层封装。三层交换使用ARP协议来获得vlan2的主机的MAC地址。在把vlan2的MAC地址作为发送帧的目标MAC地址来封装数据帧，并重写CRC值，同时，在硬件中创建一个MLS条目，一边能够重写和转发这个流中后续的数据包。这个过程常常被称为“一次路由，多次交换”。

基于CEF的MLS：主要包含转发信息库FIB和邻接关系表。是一种基于拓扑的转发模型，预先将所有的路由信息加入到转发信息库（FIB）中，这样交换机就能够快速查找IP邻接关系/下一跳IP地址和MAC地址等路由选择信息。

例如：vlan1里的主机A和vlan2的主机B进行通信，A将数据发给自己的网关，三层交换接受到这个数据包之后，查找FIB表，查找到目标IP的地址与三层交换直连，然后查找邻接关系表，在邻接关系表中有IP地址与源MAC/目标MAC地址的对应关系，然后由硬件交换组件根据邻接关系重写2层封装，并且快速转发。

基于CEF的cstalyst交换机在3层上支持下述两种硬件交换方法：集中式交换的路由选择和转发决策是由模块化机箱中的监控引擎或第3层固定端口密度交换机的第3层引擎做出的，所以交换机的硬件性能取决于中央交换引擎和交换矩阵/总线体系结构；分布式交换各个模块独立地作出转发决策，系统性能为所有转发引擎的吞吐量总和。

配置命令：

switch(config)#ip routing

switch(config)#interface vlan 1

switch(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

switch(config-if)#no shut

switch(config-if)#no switchport

switch(config)#interface vlan 1

switch(config-if)#ip helper-address dhcpserver-address

查看信息：

switch#show ip cef（查看FIB表）

switch#show adjacency detail