VLAN利用单臂路由实现VLAN间路由

Posted 2020-11-22 escwq

原理概述：

　　以太网中，通常会使用VLAN技术隔离二层广播域来减少广播的影响，，并增强网络的安全性和可管理性。其缺点是同时也印个地隔离啦不同VLAN之间的任何二层流量，使分属不同VLAN的用户不能直接互相通信。在现实中，经常会出现某些用户需要跨越VLAN实现通信的情况，，单臂路由技术就是解决VLAN间通信的一种方法。

　　单臂路由的原理是通过一台路由器，，，使VLAN间互通数据通过路由器进行三层转发。如果在路由器上为每个VLAN分配 一个单独的路由物理接口，随着VLAN数量的增加，必然需要更多的接口，而路由器能提供的接口数量比较有限，，所以 在路由器上的一个物理接口通过配置子接口（即逻辑接口）的方式来实现以一当多的功能。。路由器同一物理接口的不同子接口作为不同VLAN的默认网关，当不同VLAN间的用户主机需要通信时，只需将数据包发送给网关，网关处理后，再发送至目的主机所在VLAN，从而实现VLAN间通信。由于从拓扑结构图上看，，，在交换机与路由器之间，数据仅通过一条物理链路传输，，故被形象地称之为“单臂路由”。

实验目的：　

 

 

 

 实验内容：

 

 

 

 实验拓扑

　　单臂路由实现 VLAN 间路由拓扑：

 

实验编制：

 

 

 将各个PC机的  IP地址、子网掩码和默认网关   按上图配置好

 

 

 只演示了PC-1，其他的类似

 

实验步骤：

　　1.创建VLAN并配置Access，，，Trunk接口

　　公司为保障各部门的信息安全，，需要保证隔离不同部门间的二层通信，，规划各部门的终端属于不同的VLAN，，并为 PC配置 相应IP地址。

　　在S2上创建VALN 10和VLAN 20，把连接PC-1和 E 0/0/1 和连接 PC-2 的E 0/0/2接口配置为Access类型接口，，，并分别划分到相应的VLAN中。

 

 

 同样，在S3上创建VLAN 30,把连接PC-3的 E 0/0/1接口配置为Access类型接口，，并划分到VLAN 30。

 

 

 交换机之间或交换机和路由器之间相连的接口，需要传递多个VLAN 信息，需要配置为Trunk接口。

将S2和S3的 GE 0/0/2接口配置成 Trunk类型接口，，，并允许所有VLAN 通过。

 

 

 

 

 在S1 上创建 VLAN 10、VLAN 20和VLAN 30，并配置交换机和路由器相连的接口为Trunk，，，允许所有VLAN 通过。

 

 

 　　2.配置路由器子接口和IP地址

由于路由器R1只有一个实际的物理接口与交换机S1相连，，，，可以在路由器上配置不同的逻辑子接口 来作为不同VLAN 的网关，，从而达到节省路由器接口的目的。

在R1  上创建子接口GE 0/0/1.1    配置IP地址192.168.1.254/24    作为人事部门网关地址

 

 

在R1  上创建子接口GE 0/0/1.2    配置IP地址192.168.2.254/24    作为市场部门网关地址

在R1  上创建子接口GE 0/0/1.3    配置IP地址192.168.3.254/24    作为经理的网关地址

 

 　　在PC1、2、3上测试之间的连通性（前提是已经为PC机，，配置啦IP地址，子网掩码和网关地址）

 

 可以看到，通信仍然无法建立。

虽然目前已经创建了，不同的子接口，并配置啦相关IP地址，，，但依然无法通信，，，

这是由于处于不同  VLAN下，，，，不同网段的PC间要实现互相通信，，数据包必须通过路由器进行中转。。   由S1发送到R1的数据都加上拉  VLAN标签，，而路由器作为三层设备，，默认无法处理带啦VLAN 标签的数据包。。

因此,接下来 ，，，需要在路由器上的子接口下   配置对应VLAN的封装，，，使路由器能够识别  和 处理 VLAN标签，，包括剥离和封装 VLAN标签。

　　3.配置路由器子接口封装VLAN

在R1的子接口GE 0/0/1.1 上封装 VLAN 10，，，在接口GE 0/0/1.2上封装 VLAN 20， 在接口GE 0/0/1.3 上封装 VLAN 30，并开启子接口的ARP广播功能。

　　使用 dot1q termination vid （dot后面那个不是l，，，而是数字 1）命令配置子接口对  一层tag  报文的终结功能。。即配置该命令后，，路由器子接口在接收带有 VLAN tag的报文时，，，将剥掉tag进行 三层转发，，在发送报文时，，会将与该子接口对应 VLAN 的VLAN tag添加到报文中。。

 

 使用 arp broadcast enable 命令开启子接口的ARP广播功能，，如果不配置该命令，，将会导致该子接口无法主动发送ARP 广播报文， 以及向外转发 IP报文。

 

 同理，，配置R1上的子接口   GE 0/0/1.2和 GE 0/0/1.3。

 

 配置完成，，，在路由器R1上查看 接口状态。

 

 发现，，3个子接口的物理状态和协议状态都正常。

查看路由器R1的路由表

 

 发现，，路由表中，，已经 有啦 192.168.1.0/24      192.168.2.0/24 　　 192.168.3.0/24的路由条目，，并且都是路由器R1的直连  路由，，，类似于路由器上的直连 物理接口。

那好，，现在让我们再PC-1上分别测试与网关地址 192.168.1.254和PC-2间的连通性。

 

 可以看到，，通信正常。在PC-1上Tracert（跟踪路由）PC-2.

 

 可以看到，，，PC-1先把 ping包 发送给自身的网关  192.168.1.254，，，然后再由网关发送到PC-2。

　　　　现在以 PC-1  ping  PC-2 为例，，分析单臂路由的整个运作过程。。

　　（1）.两台PC由于处于不同的网络中，，这时PC-1会将数据包 发往自己的网关，即路由器R1的子接口 GE 0/0/1.1的 地址 192.168.1.254

　　（2）.数据包到达 路由器R1后，，由于路由器的子接口 GE 0/0/1.1已经配置啦  VLAN封装，，当接收到 PC-1发送的 VLAN 10的数据帧时11发现数据帧的VLAN ID 跟自身 GE 0/0/1.1  接口配置的 VLAN ID 一样，，变回剥离掉  数据帧的 VLAN 标签后  通过三层路由转发。。

　　（3）.通过查找路由表后，，，发现数据包中的  目的地址192.168.2.1所属的 192.168.2.0/24 网关 的路由条目，，已经是 路由器 R1上的直连路由，，，且出接口  为 GE 0/0/1.2   便将该 数据包  发送至  GE 0/0/1.2接口。

　　（4）.当 GE 00/1.2接口收到 一个  没有带的 数据帧 时，，便会加上 自身所配置 的 VLAN  ID 20后再 进行转发，，然后通过交换机 将数据帧 顺利转发给 PC-2。　

 

思考：

　　VLAN 间的通信可以利用单臂路由的方式实现，，，那么利用单臂路由诗选数据转发  会存在哪些潜在问题？？该如何解决？

　　利用单臂路由 实现数据转发 会存在两个问题：

　　1.路由器和交换机是通过一条   链路连接，，容易成为网络单点故障，导致 VLAN 之间的通信中断；

　　2.各个 VLAN之间的通信都是   由 “单臂”链路承载， “单臂”链路 可能会成为流量传输的瓶颈；；利用三层交换机  实现VLAN间路由可以解决 “单臂路由”存在的问题。