利用三层交换机实现VLAN间通信

利用三层交换机实现vlan间通信（实训）实训议题VLAN/802.1Q-VLAN间通信实验目标根据目前为止学习的知识，我们已经知道两台计算机即使连接在同一台交换机上，只要所属的VLAN不同就无法直接通信。接下来我们将要学习的就是如何在不同的VLAN间进行路由，使分属不同VLAN的主机能够互相通信。不同VLAN间通信为什么不同VLAN间不通过路由就无法通信？在LAN内的通信，必须在数据帧头中指定通信目标的MAC地址。而为了获取MAC地址，TCP/IP协议下使用的是ARP。ARP解析MAC地址的方法，则是通过广播。也就是说，如果广播报文无法到达，那么就无从解析MAC地址，亦即无法直接通信。计算机分属不同的VLAN，也就意味着分属不同的广播域，自然收不到彼此的广播报文。因此，属于不同VLAN的计算机之间无法直接互相通信。为了能够在VLAN间通信，需要利用OSI参照模型中更高一层——网络层的信息（IP地址）来进行路由。路由功能，一般主要由路由器提供。但在今天的局域网里，我们也经常利用带有路由功能的交换机——三层交换机（Layer3Switch）来实现。使用路由器进行VLAN间路由的话，随着VLAN之间流量的不断增加，很可能导致路由器成为整个网络的瓶颈。交换机使用被称为ASIC（ApplicationSpecifiedIntegratedCircuit）的专用硬件芯片处理数据帧的交换操作，而路由器，则基本上是基于软件处理的。交换机端口较多。三层交换机为了解决上述问题，三层交换机应运而生。三层交换机，本质上就是“带有路由功能的（二层）交换机”。路由属于OSI参照模型中第三层网络层的功能，因此带有第三层路由功能的交换机才被称为“三层交换机”。三层交换机在三层交换机内部数据究竟是怎样传播的呢？假设有如下图所示的4台计算机与三层交换机互联。当使用路由器连接时，一般需要在LAN接口上设置对应各VLAN的子接口；而三层交换机则是在内部生成“VLAN接口（VLANInterface）”。VLAN接口，是用于各VLAN收发数据的接口。（注：在Cisco的Catalyst系列交换机上，VLANInterface被称为SVI——SwitchedVirtualInterface）考虑一下计算机A与计算机B之间通信时的情况。首先是目标地址为B的数据帧被发到交换机；通过检索同一VLAN的MAC地址列表发现计算机B连在交换机的端口2上；因此将数据帧转发给端口2。使用三层交换机进行VLAN间路由（VLAN间通信）计算机A与计算机C间通信时的情形。针对目标IP地址，计算机A可以判断出通信对象不属于同一个网络，因此向默认网关发送数据（Frame1）。交换机通过检索MAC地址列表后，经由内部汇聚链接，将数据帧转发给路由模块。在通过内部汇聚链路时，数据帧被附加了属于红色VLAN的VLAN识别信息（Frame2）。路由模块在收到数据帧时，先由数据帧附加的VLAN识别信息分辨出它属于红色VLAN，据此判断由红色VLAN接口负责接收并进行路由处理。因为目标网络192.168.2.0/24是直连路由器的网络、且对应蓝色VLAN；因此，接下来就会从蓝色VLAN接口经由内部汇聚链路转发回交换模块。在通过汇聚链路时，这次数据帧被附加上属于蓝色VLAN的识别信息（Frame3）。交换机收到这个帧后，检索蓝色VLAN的MAC地址列表，确认需要将它转发给端口3。由于端口3是通常的访问链接，因此转发前会先将VLAN识别信息除去（Frame4）。最终，计算机C成功地收到交换机转发来的数据帧。加速VLAN间通信的手段---流（Flow）根据到此为止的学习，我们已经知道VLAN间路由，必须经过外部的路由器或是三层交换机的内置路由模块。但是，有时并不是所有的数据都需要经过路由器（或路由模块）。例如，使用FTP（FileTransferProtocol）传输容量为数MB以上的较大的文件时，由于MTU的限制，IP协议会将数据分割成小块后传输、并在接收方重新组合。这些被分割的数据，“发送的目标”是完全相同的。发送目标相同，也就意味着同样的目标IP地址、目标端口号（注：特别强调一下，这里指的是TCP/UDP端口）。自然，源IP地址、源端口号也应该相同。这样一连串的数据流被称为“流（Flow）”。只要将流最初的数据正确地路由以后，后继的数据理应也会被同样地路由。VLAN/802.1Q-VLAN间通信【背景描述】假设某企业有两个主要部门：销售部和技术部，其中销售部门的个人计算机系统分散连接在两台交换机上，他们之间需要相互进行通信，销售部和技术部也需要进行相互通信，现要在交换机上做适当配置来实现这一目标。【实验目的】通过三层交换机实现VLAN间互相通信。【实验设备】S2126（1台）、S3750-24(1台)、直连线（3条）VLAN/802.1Q-VLAN间通信【实验拓扑】F0/5SWITCHBPC1F0/15PC2SWITCHAVLAN10VLAN20F0/24PC3VLAN10VLAN/802.1Q-VLAN间通信【实验内容】1.开启三层交换机的的路由功能。2.配置三层交换机端口的路由功能。3.验证、测试配置。步骤1在交换机SwitchA上创建vlan10，并将0/5端口划分到vlan10中。SwitchA(config)#vlan10SwitchA(config-vlan)#namesalesSwitchA(config-vlan)#exitSwitchA(config)#interfacefastethernet0/5SwitchA(config-if)#switchportaccessvlan10SwitchA(config-if)#exitSwitchA(config)#vlan20SwitchA(config-vlan)#nametechnicalSwitchA(config-vlan)#exitSwitchA(config)#interfacefastethernet0/20SwitchA(config-if)#switchfaceaccessvlan20SwitchA(config-if)#exit步骤2把交换机SwitchA与SwitchB相连端口（假设为0/24）定义为tagvlan模式。SwitchA(config)#interfacefastethernet0/24SwitchA(config-if)#switchportmodetrunk将fastethernet0/24端口设为tagvlan模式验证测试：SwitchA#showinterfacesfastethernet0/24switchport步骤3在交换机SwitchB上创建vlan10，并将0/5端口划分到vlan10中。SwitchB(config)#vlan10SwitchB(config-vlan)#namesalesSwitchB(config-vlan)#exitSwitchB(config)#interfacefastethernet0/5SwitchB(config-if)#switchportaccessvlan10SwitchB(config-if)#exitSwitchB(config)#vlan20SwitchB(config-vlan)#nametechnicalSwitchB(config-vlan)#exitSwitchB(config)#interfacefastethernet0/5SwitchB(config-if)#switchportaccessvlan20SwitchB(config-if)#exit步骤4把交换机SwitchA与SwitchB相连端口（假设为0/24）定义为tagvlan模式。SwitchB(config)#interfacefastethernet0/24SwitchB(config-if)#switchportmodetrunk将fastethernet0/24端口设为tagvlan模式验证测试：SwitchB#showinterfacesfastethernet0/24switchport步骤5验证pc1跟pc3能相互通信，但pc2跟pc3不能通信。步骤6设置三层交换机vlan间通信。SwitchA(config)#inerfacevlan10创建虚拟接口vlan10SwitchA(config-if)#ipaddress192.168.10.254255.255.255.0配置虚拟接口vlan10的地址为192.168.10.254SwitchA(config-if)#noshutdown开启端口SwitchA(config-if)#exitSwitchA(config)#intvlan20创建虚拟接vlan20SwitchA(config-if)#ipaddress192.168.20.254255.255.255.0配置虚拟接口vlan10的地址为192.168.20.254SwitchA(config-if)#noshutdown验证测试：查看s3550路由接口的状态。SwitchA#showipinterface查看ip接口的状态步骤7将pc1和pc3的默认网关设置为192.168.10.254，将pc2的默认网关设置为192.168.20.254。测试结果：不同vlan内的主机可以相互ping通注意事项1两台交换机之间相连的端口应该设置为tagvlan模式2需要设置pc的网关实训回顾VLAN/802.1Q-VLAN间通信谢谢!