沈鑫剡编著《路由和交换技术》(第2版)配套课件第9章

©2006工程兵工程学院计算机教研室路由和交换技术（第2版）第九章三层交换机和三层交换路由和交换技术第9章三层交换机和三层交换本章主要内容三层交换机基础；三层交换过程；三层交换机应用方式。三层交换机和三层交换路由和交换技术9.1三层交换机基础本讲主要内容多端口路由器实现VLAN间通信的过程；单臂路由器实现VLAN间通信的过程；三层交换机实现VLAN间通信的过程；多个三层交换机互连；三层交换机与路由器的区别；校园网和三层交换机；单臂路由器和三层交换机实现VLAN互连实例。三层交换机和三层交换路由和交换技术MAC1IP=192.1.1.1/24默认网关＝192.1.1.254MAC2IP=192.1.2.1/24默认网关＝192.1.2.254MAC3IP=192.1.3.1/24默认网关＝192.1.3.254192.1.2.254192.1.1.254192.1.3.254132192.1.1.0/24端口1直接192.1.2.0/24端口2直接192.1.3.0/24端口3直接路由表MACR3MACR2MACR1VLAN1VLAN3VLAN2用路由器实现VLAN间通信（一）MAC1MAC3传输IP分组过程一、多端口路由器实现VLAN间通信的过程三层交换机和三层交换路由和交换技术这种网络结构的特点：由于每一个VLAN就是逻辑上独立的以太网，因此，这种网络结构等同于路由器互连多个以太网，直观、简单。由于VLAN动态划分，设计网络时是不知道VALN数目的，而且在网络使用过程中，VALN是随时变化的，路由器端口数如何确定？因此，这种网络结构不易实施。一、多端口路由器实现VLAN间通信的过程三层交换机和三层交换路由和交换技术路由表MAC1IP=192.1.1.1/24默认网关＝192.1.1.254MAC2IP=192.1.2.1/24默认网关＝192.1.2.254MAC3IP=192.1.3.1/24默认网关＝192.1.3.254192.1.2.254VLAN2192.1.1.254VLAN1192.1.3.254VLAN3192.1.1.0/24VLAN1直接192.1.2.0/24VLAN2直接192.1.3.0/24VLAN3直接MACRVLAN1VLAN3VLAN2用路由器实现VLAN间通信（二）MAC1MAC3传输IP分组过程MACRMAC1MACRMAC1VLAN1二、单臂路由器实现VLAN间通信的过程三层交换机和三层交换路由和交换技术这种网络结构的特点路由器以太网端口支持VLAN划分，一个物理端口允许划分成任意个逻辑端口，每一个逻辑端口对应一个VLAN。交换式以太网通过共享标记端口连接路由器以太网端口，所有从共享标记端口输出的MAC帧携带VLAN标识符。能满足动态划分VLAN要求，一度是流行校园网结构。缺陷一是路由器连接以太网的链路成为带宽瓶颈。二是为解决VALN间通信，单独设置一个路由器，网络成本较高。二、单臂路由器实现VLAN间通信的过程三层交换机和三层交换路由和交换技术三、三层交换机实现VLAN间通信的过程虽然VLAN是通过划分物理以太网获得，但等同于一个独立的传输网络。VLAN间通信需要经过路由器。VLAN动态划分和不受物理地域限制使得用路由器实现VLAN间通信变得困难。新的解决VLAN间通信技术－三层交换机术。三层交换机和三层交换路由和交换技术交换式以太网网络结构SiSi1242412S1S2S3终端A终端B终端CVLAN1VLAN2VLAN1VLAN23131242412S1路由器S3终端A终端B终端C313三层交换机存在二层交换通路不存在跨路由器的二层交换通路三、三层交换机实现VLAN间通信的过程三层交换机和三层交换路由和交换技术三层交换机是二层交换机上加上路由模块。路由模块中为每一个VLAN定义IP接口，IP接口等同于路由器逻辑端口，分配IP地址。特定MAC地址指定IP接口。二层交换时完全等同于一个普通以太网交换机。从IP接口转发实际上就是由IP接口对应的VLAN进行二层交换。三、三层交换机实现VLAN间通信的过程三层交换机和三层交换路由和交换技术1路由模块145512S1S3终端AMACA192.1.1.1/24默认网关＝192.1.1.254终端BMACB192.1.1.2/24默认网关＝192.1.1.254终端CMACC192.1.2.1/24默认网关＝192.1.2.254MACR1MACR2MACA端口2MACR1端口5MACB端口5MACR1端口5MACC端口5MACR2端口5MACA端口5MACB端口1MACR2端口5MACC端口4MACA端口1MACB端口2MACC端口2VLAN1192.1.1.254VLAN2192.1.2.254192.1.1.0/24VLAN1直接192.1.2.0/24VLAN2直接VLAN1站表路由表S2VLAN2站表VLAN1站表VLAN2站表VLAN1站表VLAN2站表4终端A终端B三层交换机是在普通交换机的基础上增加路由模块，可在路由模块定义IP接口，分配IP地址，IP接口等于路由器的逻辑端口。同一VLAN内两个终端之间的通信不需要经过路由模块。三、三层交换机实现VLAN间通信的过程三层交换机和三层交换路由和交换技术1路由模块145512S1S3终端AMACA192.1.1.1/24默认网关＝192.1.1.254终端BMACB192.1.1.2/24默认网关＝192.1.1.254终端CMACC192.1.2.1/24默认网关＝192.1.2.254MACR1MACR2MACA端口2MACR1端口5MACB端口5MACR1端口5MACC端口5MACR2端口5MACA端口5MACB端口1MACR2端口5MACC端口4MACA端口1MACB端口2MACC端口2VLAN1192.1.1.254VLAN2192.1.2.254192.1.1.0/24VLAN1直接192.1.2.0/24VLAN2直接VLAN1站表路由表S2VLAN2站表VLAN1站表VLAN2站表VLAN1站表VLAN2站表4终端A终端CARP三、三层交换机实现VLAN间通信的过程三层交换机和三层交换路由和交换技术四、多个三层交换机互连三层交换机S1中创建VLAN2和VLAN3，将端口1作为接入端口分配给VLAN2，将端口2作为接入端口分配给VLAN3。同样，三层交换机S2中创建VLAN4和VLAN5，将端口1作为接入端口分配给VLAN4，将端口2作为接入端口分配给VLAN5。要求实现属于不同VLAN的终端之间的通信过程。121233S1S2终端AVLAN2终端BVLAN3终端CVLAN4终端DVLAN5SiSiSiSi三层交换机和三层交换路由和交换技术四、多个三层交换机互连完成VLAN配置过程，增加实现S1和S2互连的VLAN6；定义IP接口，完成IP接口配置过程后，自动生成直连路由项；配置用于指明通往没有直连的网络的传输路径的路由项。目的网络下一跳输出接口192.1.2.0/24直接VLAN2192.1.3.0/24直接VLAN3192.1.6.0/24直接VLAN6192.1.4.0/24192.1.6.2VLAN6192.1.5.0/24192.1.6.2VLAN6S1路由表目的网络下一跳输出接口192.1.4.0/24直接VLAN4192.1.5.0/24直接VLAN5192.1.6.0/24直接VLAN6192.1.2.0/24192.1.6.1VLAN6192.1.3.0/24192.1.6.1VLAN6S2路由表S2VLAN2VLAN3192.1.2.254/24192.1.6.1/24S1192.1.3.254/24VLAN6VLAN4VLAN5192.1.4.254/24192.1.5.254/24192.1.6.2/24终端A192.1.2.1/24192.1.2.254终端B192.1.3.1/24192.1.3.254终端C192.1.4.1/24192.1.4.254终端D192.1.5.1/24192.1.5.254三层交换机和三层交换路由和交换技术五、三层交换机与路由器的区别三层路由与二层交换的有机集成；互连VLAN的特殊互连设备；IP接口。SiSiVLAN3VLAN2VLAN2三层交换机二层交换机终端B路由器二层交换机终端A集三层路由与二层交换与一身每一个路由器接口连接独立的网络三层交换机和三层交换路由和交换技术六、校园网和三层交换机校园网一是需要实现VLAN之间的通信，二是需要对VLAN之间的信息交换过程实施控制。三层交换机是实现VLAN间通信的首选设备。三层交换机和三层交换路由和交换技术六、校园网和三层交换机SiSiSiSiSiSiSiSiSiSi核心层汇聚层接入层校园网结构由核心层、汇聚层和接入层组成，汇聚层和核心层采用三层交换机三层交换机和三层交换路由和交换技术七、单臂路由器和三层交换机实现VLAN互连实例本讲主要内容单臂路由器实现VLAN互连实例三层交换机实现VLAN互连实例三层交换机和三层交换路由和交换技术1．单臂路由器实现VLAN互连实例514终端A192.1.1.1/24终端C192.1.3.1/24终端B192.1.1.2/241234终端D192.1.3.2/24终端F192.1.2.2/24终端E192.1.2.1/24123412S1S2S3终端H192.1.2.3/24终端G192.1.1.3/243R交换机S2端口5连接单臂路由器R的物理接口1，该端口一是是被VLAN2、VALN3和VLAN4共享的共享端口，且是802.1Q标记端口；二是交换式以太网中所有连接终端的端口与该端口之间存在交换路径。三层交换机和三层交换路由和交换技术1．单臂路由器实现VLAN互连实例12341234123451VLAN2VLAN4VLAN3VLAN2VLAN4VLAN3S1S2S3接口1.1：192.1.1.254/24接口1.2：192.1.2.254/24接口1.3：192.1.3.254/24目的网络输出接口下一跳192.1.1.0/241.1直接192.1.2.0/241.2直接192.1.3.0/241.3直接路由表路由器物理接口1被划分为三个逻辑接口，每一个逻辑接口绑定一个VLAN、分配IP地址和子网掩码，每一个逻辑接口分配的IP地址和子网掩码必须和与该接口绑定的VLAN的网络地址一致，同时，该逻辑接口的IP地址也成为连接在与该逻辑接口绑定的VLAN上的终端的默认网关地址。三层交换机和三层交换路由和交换技术2．三层交换机实现VLAN互连实例24终端A192.1.1.1/24终端C192.1.3.1/24终端B192.1.1.2/241234终端D192.1.3.2/24终端F192.1.2.2/24终端E192.1.2.1/2412341S1S2S3终端H192.1.2.3/24终端G192.1.1.3/243SiSi三层交换机S2既具有二层交换功能，用于实现属于同一VLAN的终端之间通信，又具有路由功能，实现不同VLAN之间通信。三层交换机和三层交换路由和交换技术2．三层交换机实现VLAN互连实例123412341234VLAN2VLAN4VLAN3VLAN2VLAN4VLAN3S1S2S3VLAN2IP接口：192.1.1.254/24VLAN3IP接口：192.1.2.254/24VLAN4IP接口：192.1.3.254/24目的网络输出接口下一跳192.1.1.0/24VLAN2直接192.1.2.0/24VLAN3直接192.1.3.0/24VLAN4直接路由表路由模块三层交换机和三层交换路由和交换技术为每一个VLAN定义IP接口，为IP接口分配IP地址和子网掩码，每一个IP接口分配的IP地址和子网掩码必须与该IP接口对应的VLAN的网络地址一致。同时，该IP接口的IP地址也成为连接在与该IP接口对应的VLAN上终端的默认网关地址。2