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三层交换机基本知识、连接方法及实验 (1)
CISCO 3550 实验 ( 不使用VLAN )
Port 10 IP:192.168.10.1 / 30 Port 10 IP:192.168.10.2 / 30
SWICH3550
SWICH3550
1 Port 1 IP:192.168.1.254 224 /
Port 2 IP:192.168.2.254 / 24
三层交换机(Layer 3 Switch)
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”。 关于三层交换机的内部结构,可以参照下面的简图。
三层交换机内部数据究竟是怎样传播的呢?
为什么要使用三层的交换机?
我们已经知道了一种导致以太网降低网络运行速度的原因:广播。
广播存在于所有的网络上,如果不对它们进行适当的控制,它们便会
充斥于整个网络,产生大量的网络通信。广播不仅消耗了带宽,而且也降低 了用户工作站的处理效率。由于各种各样的原因,网络操作系统(NOS)使 用了广播,TCP/IP使用广播从IP地址中解析MAC地址,还使用广播通过RIP 和IGRP协议进行宣告,所以,广播也是不可避免的。交换机将对所有的广 播信息进行转发,而路由器不会。所以,为了对广播进行控制,就必须使用 路由器。但是传统的路由器的端口比较少,不能满足大型网络的要求,在这 种需求下,三层交换机就水到渠成地产生了。
4、启动路由功能 ip routing // 启用路由,否则只能作为二层的交换机使用 ip cef // 启用快速路由
5、将交换机的二层端口改成三层端口 Switch#config t Switch#int fa0/1 Switch-if# no switchport //二层端口改成三层端口 Switch-if# switchport mode access //三层端口改成二层端口
VLAN间的路由连接方法
2、不论VLAN有多少个,路由器与交换机都只用一条网线连接 首先将用于连接路由器的交换机端口设为汇聚链接,而路由器上的端口也 必须支持汇聚链路。双方用于汇聚链路的协议自然也必须相同。接着在路由 器上定义对应各个VLAN的“子接口(Sub Interface)”。尽管实际与交换 机连接的物理端口只有一个,但在理论上我们可以把它分割为多个虚拟端口。 VLAN将交换机从逻辑上分割成了多台,因而用于VLAN间路由的路由器, 也必须拥有分别对应各个VLAN的虚拟接口。
CISCO 3550三层交换机的操作
1、建立VLAN (在真实的三层交换机) Switch#config t Switch(config)#vlan 100 在模拟器的三层交换机上 Switch#vlan database Switch(vlan)#vlan 100 2、给VLAN加入端口 Switch#config t Switch(config)#int f0/1 Switch(config)# no shutdown Switch(config-if)#switchport access vlan 100
VLAN间的路由连接方法
该连接方法的缺点:
进行VLAN间通信时,即使通信双方都连接在同一台交换机上,也必须 经过:发送方——交换机——路由器——交换机——接收方 这样一个流程。
如果使用路由器进行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 (Application Specified Integrated Circuit)的专用硬件芯片处理数据帧的 交换操作,在很多机型上都能实现以缆线速度(Wired Speed)交换。而路 由器,则基本上是基于软件处理的。即使以缆线速度接收到数据包,也无法 在不限速的条件下转发出去,因此会成为速度瓶颈。就VLAN间路由而言, 流量会集中到路由器和交换机互联的汇聚链路部分,这一部分尤其特别容易 成为速度瓶颈。并且从硬件上看,由于需要分别设置路由器和交换机,在一 些空间狭小的环境里可能连设置的场所都成问题。
CISCO 3550三层交换机的操作
3、给VLAN分配IP Switch#config t or Switch#vlan database Switch(config)# int vlan 100 Switch(config-if)#ip address 192.168.1.254 255.255.255.0
3
协议不限
1
2
Port 1 IP:192.168.4.254 / 24 Port 2 IP:192.168.5.254 / 24
Port 3 IP:192.168.3.254 / 24
SWICH2950
VLAN间的路由连接方法
1、将路由器与交换机上的每个VLAN分别连接 将交换机上用于和路由器互联的每个端口设为访问链接,然后分别用网 线与路由器上的独立端口互联。如下图所示,交换机上有2个VLAN,那么 就需要在交换机上预留2个端口用于与路由器互联;路由器上同样需要有2 个端口;两者之间用2条网线分别连接。
交换机、三层交换机与路由器的比较
路由器端口类型多,支持的三层协议多,路由能力强,所以适合于在大 型网络之间的互连,虽然不少三层交换机甚至二层交换机都有异质网络的互 连端口,但一般大型网络的互连端口不多,互连设备的主要功能不在于在端 口之间进行快速交换,而是要选择最佳路径,进行负载分担,链路备份和最 重要的与其它网络进行路由信息交换,所有这些都是路由完成的功能。 在这种情况下,自然不可能使用二层交换机,但是否使用三层交换机,则视 具体情况而下。影响的因素主要有网络流量、响应速度要求和投资预算等。 三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换,揉合进去的路 由功能也是为这目的服务的,所以它的路由功能没有同一档次的专业路由器 强。在网络流量很大的情况下,如果三层交换机既做网内的交换,又做网间 的路由,必然会大大加重了它的负担,影响响应速度。在网络流量很大,但 又要求响应速度很高的情况下由三层交换机做网内的交换,由路由器专门负 责网间的路由工作,这样可以充分发挥不同设备的优势,是一个很好的配合。 当然,如果受到投资预算的限制,由三层交换机兼做网间互连,也是个不错 的选择。
VLAN间的路由连接方法
该种连接方法的缺点:
如果采用这个办法,大家应该不难想象它的扩展性很成问 题。每增加一个新的VLAN,都需要消耗路由器的端口和交换 机上的访问链接端口,而且还需要重新布设一条网线。而路由 器,通常不会带有太多LAN接口的。新建VLAN时,为了对应 增加的VLAN所需的端口,就必须将路由器升级成带有多个 LAN接口的高端产品,这部分成本、还有重新布线所带来的开 销,都使得这种接线法成为一种不受欢vers
网络中心(核心的路由交换机)
M2 Backbone Router Server Farm Access router Network Management System
CERNET
VLAN Trunk FE FE Gigabit Ethernet
部门服务器一般接入部门交换机,全局共享服务器一般接在网络中心 核心交换机上; 服务器接入单一核心交换机可靠性较差,接入交换机故障,服务器失去连接。
基本上,它和使用汇聚链路连接路由器与交换机时的情形相同。
内部汇聚链接, 不存在网络瓶 颈问题
三层交换机的应用
物理大楼
M1
科技大厦
RD1 and RD2
图书馆
A1 and A2 Layer 2 switch/HUB
接入层( 二层交换机)
汇聚层(三层交换机)
Layer 3 switch / L3
Servers
交换机、三层交换机与路由器的比较
二层交换机主要用在小型局域网中,计算机数量在二、三百台以内,在 这样的网络环境下,广播包影响不大,二层交换机的快速交换功能、具有多 个接入端口和低廉的价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。在这种 小型网络中根本没必要引入路由功能从而增加管理的难度和费用,所以没有 必要使用路由器,当然也没有必要使用三层交换机。 三层交换机是为IP设计的,接口类型简单,拥有很强二层包处理能力, 所以适用于大型局域网,为了减小广播风暴的危害,必须把大型局域网按功 能或地域等因素划他成一个一个的小局域网,也就是一个一个的小网段,这 样必然导致不同网段这间存在大量的互访,单纯使用二层交换机没办法实现 网间的互访而单纯使用路由器,则由于端口数量有限,路由速度较慢,而限 制了网络的规模和访问速度,所以这种环境下,由二层交换技术和路由技术 有机结合而成的三层交换机就最为适合。