目录

  • 第 3 层交换
  • 交换机虚拟接口 SVI
  • 路由端口
  • 配置第 3 层交换和 VLAN 间路由
  • 实验拓扑
  • 配置二层交换机
  • 配置第 3 层交换
  • 配置 VLAN 间路由
  • 验证端到端连接
  • 参考资料

第 3 层交换

使用单臂路由器方法的 VLAN 间路由实施起来很简单，因为路由器通常在每个网络中均可使用。目前大多数现代企业网络使用第 3 层 VLAN 间路由解决方案，因为使用多层交换机能够实现基于硬件交换的高数据包处理率。第 3 层交换机的数据包交换吞吐量通常为每秒百万包（pps)，而传统路由器提供的数据包交换范围是 10 万包/秒 ～ 100 多万包/秒。第 3 层（路由）端口通常在分布层和核心层之间实施，分布层交换机使用第 2 层链路连接到接入层交换机。因为拓扑的第 2 层部分没有物理环路，所以描绘的网络架构不依赖于生成树协议(STP)。

三层交换不同vlan怎么互通 三层交换 vlan_三层交换不同vlan怎么互通


许多用户都处在单独的 VLAN 中，通常，每个 VLAN 都是一个单独的子网。因此通常将分布层交换机配置为每个访问交换机 VLAN 的用户的第 3 层网关。这意味着每个分布层交换机必须有匹配每个访问交换机 VLAN 的 IP 地址，这可以通过使用交换机虚拟接口（SVI)和路由端口来实现。

交换机虚拟接口 SVI

SVI 是配置在多层交换机中的虚拟接口，可以为交换机上的任何 VLAN 创建 SVI。SVI 是虚拟的，既可以像路由器接口那样执行相同的 VLAN 功能，也能以与路由器接口相同的方式配置在 VLAN 中。VLAN 的 SVI 为在与 VLAN 相关联的所有交换机之间传输的数据包提供了第 3 层处理过程。
需要配置 SVI 的几个原因是：

  1. 为一个 VLAN 提供网关；
  2. 为交换机提供第 3 层 IP 连接；
  3. 支持路由协议和桥接配置。

SVI 的几个优势为：

  1. 效率比单臂路由器要快很多；
  2. 从交换机到进行路由的路由器都不需要外部链路；
  3. 可在交换机之间使用第 2 层 EtherChannel 以获得更多带宽；
  4. 延迟更低。

SVI 的唯一缺点是三层交换机比较昂贵，成本较高。

路由端口

路由端口是一种类似于路由器接口的物理端口，它不与特定 VLAN 相关，而且行为很像正常的路由器接口。在相应端口上使用 no switchport 接口配置模式命令来配置路由端口，例如因为 Catalyst 3560 交换机接口的默认配置为第 2 层接口，所以必须将其手动配置为路由端口。

配置第 3 层交换和 VLAN 间路由

实验拓扑

三层交换不同vlan怎么互通 三层交换 vlan_三层交换不同vlan怎么互通_02

设备

接口

IP 地址

子网掩码

MLS

VLAN 10

192.168.10.254

255.255.255.0

VLAN 20

192.168.20.254

255.255.255.0

VLAN 30

192.168.30.254

255.255.255.0

VLAN 99

192.168.99.254

255.255.255.0

G0/2

209.165.200.225

255.255.255.252

PC0

NIC

192.168.10.1

255.255.255.0

PC1

NIC

192.168.20.1

255.255.255.0

PC2

NIC

192.168.30.1

255.255.255.0

PC3

NIC

192.168.10.2

255.255.255.0

PC4

NIC

192.168.20.2

255.255.255.0

PC5

NIC

192.168.30.2

255.255.255.0

PC6

NIC

209.165.200.226

255.255.255.252

S1

VLAN 99

192.168.99.1

255.255.255.0

S2

VLAN 99

192.168.99.2

255.255.255.0

S3

VLAN 99

192.168.99.3

255.255.255.0

VLAN：

VLAN 编号

VLAN 名称

10

员工

20

学生

30

教师

Switch 1：

端口

分配

网络

S1 F0/4

802.1Q TRUNK

N/A

F0/5

802.1Q TRUNK

N/A

G0/1

802.1Q TRUNK

N/A

Switch 2：

端口

分配

网络

S2 F0/1

VLAN10

N/A

F0/2

VLAN20

N/A

F0/3

VLAN30

N/A

F0/4

802.1Q TRUNK

N/A

Switch 3：

端口

分配

网络

S3 F0/1

VLAN10

N/A

F0/2

VLAN20

N/A

F0/3

VLAN30

N/A

F0/5

802.1Q TRUNK

N/A

三层交换机：

端口

分配

网络

MLS G0/1

802.1Q TRUNK

N/A

配置二层交换机

将 3 台二层交换机按照上述接口表进行配置，首先先建立 3 个 VLAN：

S1(config)#vlan 10
S1(config-vlan)#name Staff
S1(config-vlan)#vlan 20
S1(config-vlan)#name Student
S1(config-vlan)#vlan 30
S1(config-vlan)#name Faculty

S2(config)#vlan 10
S2(config-vlan)#name Staff
S2(config-vlan)#vlan 20
S2(config-vlan)#name Student
S2(config-vlan)#vlan 30
S2(config-vlan)#name Faculty

S3(config)#vlan 10
S3(config-vlan)#name Staff
S3(config-vlan)#vlan 20
S3(config-vlan)#name Student
S3(config-vlan)#vlan 30
S3(config-vlan)#name Faculty

配置完 VLAN 后按照接口分配表正确设置接口的模式：

S1(config)#int f0/4
S1(config-if)#switchport mode trunk 
S1(config-if)#int f0/5
S1(config-if)#switchport mode trunk 
S1(config-if)#int g0/1
S1(config-if)#switchport mode trunk 

S2(config)#int f0/1
S2(config-if)#switchport mode access 
S2(config-if)#switchport access vlan 10 
S2(config-if)#int f0/2
S2(config-if)#switchport mode access 
S2(config-if)#switchport access vlan 20 
S2(config-if)#int f0/3
S2(config-if)#switchport mode access 
S2(config-if)#switchport access vlan 30 
S2(config-if)#int f0/4
S2(config-if)#switchport mode trunk

S3(config)#int f0/1
S3(config-if)#switchport mode access
S3(config-if)#switchport access vlan 10
S3(config-if)#int f0/2
S3(config-if)#switchport mode access
S3(config-if)#switchport access vlan 20
S3(config-if)#int f0/3
S3(config-if)#switchport mode access
S3(config-if)#switchport access vlan 30
S3(config-if)#int f0/5
S3(config-if)#switchport mode trunk

最后对 3 台交换机创建 VLAN 99，并且按照地址分配表分配 IP 地址。

S1(config)#vlan 99
S1(config-vlan)#int vlan 99
S1(config-if)#ip address 192.168.99.1 255.255.255.0

S2(config)#vlan 99
S2(config-vlan)#int vlan 99
S2(config-if)#ip address 192.168.99.2 255.255.255.0

S3(config)#vlan 99
S3(config-vlan)#int vlan 99
S3(config-if)#ip address 192.168.99.3 255.255.255.0

配置第 3 层交换

在 MLS 上将 G0/2 配置为路由端口，并根据地址分配表分配 IP 地址。使用 no switchport 关闭接口的交换功能，就能启用路由接口分配 IP 地址。

MLS(config)# interface g0/2
MLS(config-if)# no switchport
MLS(config-if)# ip address 209.165.200.225 255.255.255.252

通过 ping 209.165.200.226 来验证与 PC6 的连接。

MLS# ping 209.165.200.226

三层交换不同vlan怎么互通 三层交换 vlan_三层交换不同vlan怎么互通_03

配置 VLAN 间路由

首先将 3 个 VLAN 添加入 MLS，并且创建 vlan 99：

MLS(config)#vlan 10
MLS(config-vlan)#name Staff
MLS(config-vlan)#vlan 20
MLS(config-vlan)#name Student
MLS(config-vlan)#vlan 30
MLS(config-vlan)#name Faculty
MLS(config-vlan)#vlan 99

三层交换不同vlan怎么互通 三层交换 vlan_三层交换不同vlan怎么互通_04


接着将 MLS 的 G0/1 设置为 trunk 模式：

MLS(config)#int g0/1
MLS(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q
MLS(config-if)#switchport mode trunk

根据地址分配表配置并激活 VLAN 10、20、30 和 99 的 SVI 接口。

MLS(config)# interface vlan 10
MLS(config-if)# ip address 192.168.10.254 255.255.255.0
MLS(config-if)# interface vlan 20
MLS(config-if)# ip address 192.168.20.254 255.255.255.0
MLS(config-if)# interface vlan 30
MLS(config-if)# ip address 192.168.30.254 255.255.255.0
MLS(config-if)# interface vlan 99
MLS(config-if)# ip address 192.168.99.254 255.255.255.0

使用 show ip route 命令，此时还不存在 VLAN 间路由。

MLS#show ip route

三层交换不同vlan怎么互通 三层交换 vlan_二层交换_05


这是因为三层交换机的路由功能没有启用，输入 ip routing 命令，在全局配置模式下启用路由。

MLS(config)# ip routing

使用 show ip route 命令，验证路由是否已启用。

三层交换不同vlan怎么互通 三层交换 vlan_二层交换_06

验证端到端连接

从 PC0，ping PC3 或 MLS，验证 VLAN 10 内的连接。

三层交换不同vlan怎么互通 三层交换 vlan_三层交换机_07


从 PC1，ping PC4 或 MLS，验证 VLAN 20 内的连接。

三层交换不同vlan怎么互通 三层交换 vlan_二层交换_08


从 PC2，ping PC5 或 MLS，验证 VLAN 30 内的连接。

三层交换不同vlan怎么互通 三层交换 vlan_二层交换_09


从 S1，ping S2、S3 或 MLS，验证与 VLAN 99 的连接。

三层交换不同vlan怎么互通 三层交换 vlan_二层交换_10


要验证 VLAN 间路由，请 ping 发送方 VLAN 外的设备。

三层交换不同vlan怎么互通 三层交换 vlan_二层交换_11

参考资料

《思科网络技术学院教程(第6版)：扩展网络》，[加] Bob Vachon，[美] Allan Johnson 著，思科系统公司 译，人民邮电出版社