单臂路由、交换机三层转发技术

单臂路由

通过access接口实现交换机与路由器相通（接口模式）

单臂路由：实现不同VLAN之间的通信

链路类型：交换机连接主机的端口为access链路（接入模式）

​ 交换机连接路由器的端口为trunk链路（中继模式） 交换机与交换机

​ 子接口：路由器的物理接口可以划分为多个逻辑接口（用于单臂路由）

​ 每个子接口对应一个VLAN网段的网关 （配置单臂路由网关地址）

单臂路由实现不同VLAN间通信的原理

原理：路由器通过重新封装Mac地址，转换VLAN标签。

单臂路由的配置

Interface g/0/0/0.10 VLAN10 (子接口)

Dot1q temmination vid 10

Ip address 192.168.10.1 24

Arp broadcast enable 开启向下ARP广播请求功能

VLAN 20 同理

Interface g/0/0/0.10 VLAN 20 (子接口)

Dot1q temmination vid 20

Ip address 192.168.20.1 24

Arp broadcast enable 开启向下ARP广播请求功能

Un sh 开启接口

关闭提示信息 undo inf enable

Dis ip interface brief

现实环境中 用三层交换多一些 实验模拟无三层的情况下，用单臂路由

单臂路由产生的瓶颈

单臂路由的缺陷

1、”单臂”为网络骨干链路，容易形成网络瓶颈

2、子接口依然依托于物理接口，应用不灵活

3、VLAN间转发需要查看路由表，严重浪费设备资源

三层交换技术（生产环境常用）

一、什么是三层交换机：三层交换机要执行三层信息的硬件交换，路由处理器（三层引擎）必须将有关路由选择等的三层信息下载到硬件中。以便对数据包进行过处理。为完成在硬件中处理数据包的高层信息，会使用传统的MLS和基于CEF的MLS

MLS:

基于CEF的MLS:转发信息库（FIB）（路由表，包含邻接主机IP地址、VLANID）、邻接关系表（邻接主机与交换机的Mac，用于提供二层重写信息）

二、3层转发过程中要重新封装2层过程

vlan1 转发数据给三层交换 会封装
源IP vlan1 IP 目的 vlan2 IP
源MAC vlan1 MAC 目的 MAC 网关 的MAC

三层交换会查看 vlan2的mac地址 如果有直接转发数据 进行单播 ，如果没有进行ARP请求 并且重新封装

重新封装MAC头部
源IP和目的 不变
源MAC 三层交换的MAC （vlan2 网关的MAC）
目的MAC vlan2 MAC

一次路由、多次交换：数据流第一个包，如果有就进行转发，没有就进行ARP请求，而后获得Mac地址，转发给VLAN 2、而后单播通信走二层交换。

总的来说：，路由收到一个数据帧，会拆除数据帧进行解封装，然后实现封装新的Mac地址（获取Mac地址），从而走二层交换机

三、基于CEF的MLS的详解

1、 主机A 给B 发送单播数据包

2、 交换机查找邻接关系表（上层）、没有数据通过ARP****请求

3、 转发（下层）

当三层设备接收到一个数据帧，会拆除原数据帧，重新封装新的源Mac地址和目标Mac地址，并且因为帧头部的信息发生变化,最后的帧校验CRC也应当随之改变。

在这个流中的多个数据包，其中只有第一个数据包是由三层交换机的三层引擎来处理的，处理的方式是软件方式，与路由器相同，三层引擎获取了新的2层封装信息后，路由这个数据包。

在第一个数据包转发完成后，在硬件中创建一个MLS条目，用于后续的数据包由硬件执行的重新封装和快速转发。2层数据帧会被重新封装为需要转发的下一个网段的帧格式。

这就是MLS**”一次路由，多次交换"**的原理。

基于CEF

(一种基于拓扑转发的模型)的MLS，其关键是两张转发信息表，转发信息库(FIB)与路由表**—一对应，是路由表的一一个镜像。路由表更新时，FIB随之变化，其中FIB包含邻接主机的IP地址与VLAN ID的对应关系。而邻接关系表包含邻接主机和交换机MAC地址**的对应关系,用来提供二层重写信息。

基于CEF的MLS转发过程，即发送单播数据包，通过查找FIB和邻接关系表，重新封装数据帧，从相应端口进行转发。

三层交换机具备路由功能，所以两个VLANVLAN虚接口就是该网段的网关。

三层交换机VLAN间通信的转发过程

情况一：两个VLAN

情况二：多个VLAN
三层交换的命令

Interface VLANif 10 (虚接口）

IP address 192.168.10.1 24

Dis Ip interface brief