项目九、VLAN间的通信.ppt

项目九 VLAN间的通信 教学目标 由于VLAN在不同广播域 要实现VLAN间的通信需要借助第三层设备 路由器或三层交换机 单臂路由是一种可选方法 然而三层交换机的出现使得VLAN间的路由变得更为快捷 为了实现VLAN间通信 需要了解包括三层交换的路由功能等内容 具体来将主要包括以下几方面的知识 1 单臂路由的工作原理 2 单臂路由的配置 3 三层交换机的路由功能 4 三层交换机路由配置 为了学习以上知识 下面通过两个来自工程实际的工作任务的实施方式来学习上述知识 任务16 单臂路由的实现16 1工作任务某公司有两个主要部门 销售部和财务部 分处于不同的办公室 为了安全和便于管理 对两个部门的主机进行VLAN划分 销售部和财务部处于不同的VLAN 现由于业务需要 要求这两个部门的主机之间能相互访问 获得相应资源 两个部门的交换机通过一台二层交换机进行连接 此时公司有一台路由器可用 16 2相关知识为了通过路由器实现交换机VLAN之间的通信 作为网络工程师 需要了解本工作任务所涉及的以下几方面知识 VLAN间路由技术 单臂路由技术 单臂路由的配置 16 2 1VLAN间路由简介下列设备能够提供VLAN间路由选择的功能 任意第3层catalyst多层交换机 具有支持链路聚集的接口的任意外部路由器 单臂路由器 16 2 2单臂路由工作原理如图16 1所示 一台交换机连接到一台路由器 在路由器和交换机之间的配置通常被叫做单臂路由 路由器可以从某一个VLAN接收数据包 在图16 2中 路由器的fastethernet0 0接口被划分为3个子接口 fastethernet0 0 1 fastethernet0 0 2 fastethernet0 0 3 每个子接口为一个单独的VLAN服务 16 2 3单臂路由配置在做配置之前 首先需要核实每一台路由器和交换机都支持哪些VLAN的封装格式 为了VLAN间的路由可以正常地工作 所有的路由器和交换机必须支持同样的封装 在一个路由器上一个物理接口可以逻辑划分为多个子接口 这可以为多重的数据流通过物理接口提供灵活的解决方案 配置单臂路由操作步骤为 步骤1 在交换机连接到路由器的哪个接口上启动干线封装 在Catalyst2950交换机上只支持802 1Q封装 可忽略此步 步骤2 在交换机连接到路由器的那个接口上启动干线模式 步骤3 在交换机的接口上指定本征VLAN 仅当你使用802 1Q封装且不想将VLAN1设置为本征VLAN时应用本操作 如果干线两端的本征VLAN不匹配将会发生错误 步骤4 在路由器的快速以太网接口上启动干线的封装 如果子接口连接的是本征VLAN 配置时需要加上Native关键字 1 标识接口要标识接口 在全局配置模式下使用Interface命令 Router config interfacefastethernetport number其中 port number标识了物理接口 subinterface number标识了虚拟子接口 如图16 3所示 把子接口绑定到VLAN上 2 定义VLAN封装路由器必须被告知和交换机之间使用哪一种干线协议 换句话说 干线两边的设备必须能够理解对方的语言 要定义VLAN的封装 在接口模式下使用encapsulation命令 Router config if encapsulationislvlan idRouter config if encapsulationdot1qvlan id native 步骤5 给接口分配IP地址 要定义接口的IP地址 在接口配置模式下键入下列命令 Router config if ipaddressip addresssubnetmask其中 ip address和subnetmask分别是32位主机地址和特定接口的掩码 记住每一个VLAN都对应一个子网如果干线的封装是ISL 路由器的配置过程基本相同 除了没有本征VLAN的概念和所有涉及dot1Q关键字的地方都替换为ISL 在交换机方面 配置上没有任何本征VLAN的选项 所以在输入switchporttrunkencapsulationisl命令之前需要先输入switchportmodetrunk命令 16 3方案分析在交换机上建立两个VLAN VLAN10分配给销售部 VLAN20分配给财务部 为了实现两部门的主机能够相互访问 在二层交换机上无法实现 必须借助第3层设备 路由器 交换机的f0 1端口与路由器的f0 0相连 配置成trunk 在路由器配置虚拟子接口从而实现VLAN间的路由 16 4项目实施 单臂路由VLAN技术16 4 1任务目标通过工作任务的完成 使学生可以掌握以下技能 1 能够配置路由器以太网接口上的子接口 2 能够通过单臂路由实现VLAN间的路由 16 4 2设备清单 1 Cisco2950交换机1台 2 Cisco2811路由器1台 3 PC计算机2台 4 直通线若干 16 4 3网络拓扑本任务的网络拓扑 如图16 4所示 按照图16 4连接硬件和设置IP地址 16 4 4实施过程我们要用Router1来实现分别处于VLAN10和VLAN20的PC1和PC2间的通信 步骤1 按照图16 4连接硬件设置PC机的IP地址 子网掩码和网关 步骤2 在路由器的物理以太网接口下创建子接口 并定义封装类型Router1 config interfacefastethernet0 0Router1 config if noshutdownRouter1 config interfacefastethernet0 0 1Router1 config subif encapsulationdot1q10Router1 config subif ipaddressRouter1 config interfacefastethernet0 0 2Router1 config subif encapsulationdot1q2Router1 config subif ipaddress 步骤3 在Switch1上划分VLANSwitch1 config vlan10Switch1 config vlan namejisbSwitch1 config vlan exitSwitch1 config interfacefastethernet0 2Switch1 config if switchportmodeaccessSwitch1 config if switchportaccessvlan10Switch1 config if noshutdownSwitch1 config vlan10Switch1 config vlan namejisbSwitch1 config vlan exit Switch1 config vlan10Switch1 config vlan namejisbSwitch1 config vlan exitSwitch1 config interfacefastethernet0 2Switch1 config if switchportmodeaccessSwitch1 config if switchportaccessvlan10Switch1 config if noshutdownSwitch1 config vlan20Switch1 config vlan namecaiwbSwitch1 config vlan exitSwitch1 config if interfacefastethernet0 3Switch1 config if switchportmodeaccessSwitch1 config if switchportaccessvlan20步骤4 把交换机上的以太网接口fastethernet0 1配置成Trunk接口Switch1 config interfacefastethernet0 1Switch1 config if switchmodetrunkSwitch1 config if switchtrunkallowevlanallSwitch1 config if endSwitch1 wr 16 4 5测试在PC1和PC2上配置IP地址和网关 PC1的网关指向 192 168 10 1 PC1的网关指向 192 168 16 1 使用ping命令测试PC1和PC2的网络连通性 注意 如果计算机有两个网卡 请去掉另一网卡上设置的网关 也可以使用showrunning config showiproute showipprotocols命令显示和验证当前 运行中的 配置 IP路由选择信息 IP协议信息 16 5总结16 5 1小结当采用单臂路由实现VLAN之间的通信时 路由器需要一个以太网口和交换机相连 交换机的这个接口设置为trunk接口 在路由器上创建多个子接口 是物理接口上的逻辑接口 和不同的VLAN连接 习题一 选择题1 在一个单独的路由器接口上要提供VLAN间的通信需要用什么 A 一个单独的逻辑接口B 逻辑子接口C 一块支持干线的网卡D 一个多端口转发器E 多重物理接口F 通往路由器的多重交换链路2 在4个VLAN间实现 单臂路由器 VLAN间路由选择时 需要几个接口 A 1B 2C 4D 无法确定3 如图16 5所示 图中有几个广播域 A 1B 2C 3D 4E 5二 思考题实现VLAN间路由选择需要什么 任务17 三层交换机VLAN间路由17 1工作任务某公司有三个主要部门 销售部 技术部和财务部 分处于不同的办公室 为了安全和便于管理 对三个部门的主机进行VLAN划分 销售部 技术部和财务部处于不同的VLAN 现由于业务需要 要求这三个部门的主机之间能相互访问 获得相应资源 三个部门的交换机通过一台三层交换机进行连接 17 2相关知识为了在三层交换机上实现VLAN间通信 作为网络工程师 需要了解本工作任务所涉及的以下几方面知识 三层交换的概念 三层交换机的工作原理与其与路由器的区别 三层交换机在局域网中有何作用 三层交换机VLAN间建立路由的配置 三层交换机和路由器静态路由的配置 三层交换机和路由器动态路由的配置 上一个任务完成了通过路由器实现VLAN之间的通信 在这一任务中通过三层交换机实现VLAN的通信 17 2 1通过Catalyst交换机连接VLAN单臂路由实现了VLAN间的路由 由于路由器的转发速率较慢 常常不能满足主干网络上的快速交换的需求 于是三层交换技术随之产生 三层交换机通常采用硬件来实现三层的交换 其路由数据包的速率是普通路由器的几十倍 17 2 1通过Catalyst交换机连接VLAN从使用者的角度可以把三层交换机看成是二层交换机和路由器的组合 如图17 1所示 这个虚拟的路由器和每个VLAN都有一个接口进行连接 不过这个接口不是我们以前熟悉的f0 0或s0 0物理接口 而是叫VLAN1或VLAN2接口了 Cisco早些年采用的基于NetFlow的三层交换技术 现在Cisco主要采用CEF技术 CEF技术中 交换机利用路由表形成转发信息库 FIB FIB和路由表是同步的 关键的是它的查询是硬件化 查询速度快得多 除了FIB 还有邻接表 AdjacencyTable 该表和ARP表有些类似 主要放置了第二层的封装信息 FIB和邻接表都是在数据转发之前就已经建立准备好了 这样一有数据要转发 交换机就能直接利用它们进行数据转发和封装 不需要查询路由表和发送ARP请求 所以VLAN间的路由速率大大提高 17 2 2交换机接口类型交换机接口类型分为两大类 二层接口和三层接口 三层设备支持 1 二层接口二层接口的类型又分为 SwitchPort及L2AggreatePort SwitchPort SwitchPort由设备上的单个物理端口构成 只有两层交换功能 AggreatePort AggreatePort是由多个物理成员端口聚合而成的 可以把多个物理连接捆绑在一起形成一个简单的逻辑链接 这个逻辑链接称之为一个AggregatePort 简称AP 2 三层接口Catalyst多层交换机支持3种不同类型的第3层接口 路由端口 RoutedPort 类似于Cisco路由器上路由端口的纯第3层接口 交换虚拟接口 SwitchVirtualInterface SVI接口 VLAN间路由选择的虚拟VLAN接口 换言之 SVI是虚拟的路由VLAN接口 网桥虚拟桥接接口 BridgeVirtualInterface BVI接口 第3层虚拟桥接接口 17 2 3三层交换机的路由功能所有的第3层Ciscocatalyst交换机都支持路由选择协议 但不同型号的catalyst交换机却需要使用针对特定路由协议特性的增强型软件 如表17 1所示 表17 1第3层Ciscocatalyst交换机所支持的路由选择协议 1 路由端口 RoutedPort 在Catalyst3500系列交换机上配置路由端口的步骤为 步骤1 使用noswitchport命令将一个二层接口配置为第3层接口Switch config interfacegiagabitethernet1 1Switch config if noswitchport步骤2 为接口分配IP地址 Switch config if ipaddressip addresssubnetmask步骤3 启用IP路由选择 Switch config if exitSwitch config iprouting2 交换机虚拟接口交换机虚拟接口是一种第3层接口 它是在Catalyst多层交换机上完成VLAN间路由选择而配置的接口 SVI是一种与VLAN ID相关联的虚拟VLAN接口 其目的在于启用该VLAN上的路由选择能力 在Catalyst交换机 例如Catalyst6500系列交换机 上配置SVI来完成VLAN间路由选择 配置步骤如下 步骤1 启用IP路由选择功能Switch config iprouting步骤2 指定IP路由选择协议或使用静态路由Switch config routerip routing protocoloptions步骤3 通过使用VLAN接口命令指定SVISwitch config interfacevlanvlan id步骤4 为VLAN分配IP地址Switch config if ipaddressip addresssubnetmask步骤5 启用接口Switch config if noshutdown3 网桥虚拟接口BVI是一种第3层虚拟接口 与普通的SVI相类似 它能够跨越桥接或路由域来路由数据包 通过第3层接口能够桥接第2层数据包 是在网络移动数据帧的一种老式方法 17 3方案分析在交换机上建立三个VLAN VLAN10分配给销售部 VLAN20分配给技术部 VLAN30分配给财务处 为了实现三部门的主机能够相互访问 三层交换机上开启路由功能 并在VLAN10中设置IP地址为192 168 10 1 也就是VLAN10的网关 在VLAN20中设置IP地址为192 168 19 1 在VLAN30中设置IP地址为192 168 30 1 17 4项目实施 三层交换机VLAN间路由17 4 1任务目标通过工作任务的完成 使学生可以掌握以下技能 1 能够配置三层交换机启用路由功能 2 能够配置三层交换机实现VLAN之间的通信 17 4 2设备清单 1 Cisco3560交换机1台 2 PC计算机3台 3 直通线若干 17 4 3网络拓扑本任务训练的网络拓扑 如图17 2所示 按图连接硬件和设置IP地址 17 4 4实施过程步骤1 硬件连接 按照图17 2所示连接硬件和设置各PC机的IP地址 子网掩码和网关 步骤2 在交换机上上建立VLANSwitch enPassword Switch configterminalSwitch config hostnameS3560S3560 config vlan10S3560 config vlan namexiaosbS3560 config vlan exitS3560 config vlan20S3560 config vlan namejisb S3560 config vlan exitS3560 config vlan30S3560 config vlan namecaiwbS3560 config vlan exitS3560 config interfacefastethernet0 2S3560 config if switchportmodeaccessS3560 config if switchportaccessvlan10S3560 config interfacefastethernet0 3S3560 config if switchportmodeaccessS3560 config if switchportaccessvlan20S3560 config interfacefastethernet0 4S3560 config if switchportmodeaccessS3560 config if switchportaccessvlan30S3560 config if exitS3560 config iprouting 启动路由功能S3560 wr 步骤3 配置三层交换机端口的路由功能S3560 config interfacevlan10S3560 config if ipaddress192 168 10 1255 255 255 0S3560 config if noshutdownS3560 config if exitS3560 config interfacevlan20S3560 config if ipaddress192 168 20 1255 255 255 0S3560 config if noshutdownS3560 config if exitS3560 config interfacevlan30S3560 config if ipaddress192 168 30 1255 255 255 0S3560 config if noshutdownS3560 config if exitS3560 config exitS3560 wr步骤4 查看三层交换机路由表S3560 showiproute 17 4 5项目测试在PC1 PC2和PC3上配置IP地址和网关 PC1的网关指向 192 168 10 1 PC2的网关指向 192 168 19 1 PC3的网关指向 192 168 30 1 使用Ping命令测试PC1 PC2和PC3之间的网络连通性 17 5扩展训练17 5 1拓展训练1 三层交换机和路由器静态路由的建立1 用户需求及分析某公司局域网由若干台交换机构成 现公司需要将局域网接入互联网 公司在出口使用一台路由器连接互联网 请做静态路由配置实现三层交换机通过路由器端口和路由器之间的互通 在两个VLAN中分别设置IP地址 VLAN10中的IP地址与PC1在一个网段内 VLAN20中的IP地址与相连接路由器接口的IP地址在一个网段内 在三层交换机内分别设置静态路由 这样两台PC之间就可以互通了 网络拓扑如图17 3所示 2 拓展训练目的通过本技能训练 使学生可以掌握如下技能 1 掌握三层交换机连接路由器的方法 2 配置三层交换机静态路由配置技能 3 拓展训练设备 1 Cisco2811路由器1台 2 Cisco3560交换机1台 3 PC计算机3台 4 直通线若干 4 操作步骤步骤1 硬件连接 按照图17 3所示连接硬件和设置各PC机的IP地址 子网掩码和网关 步骤2 在三层交换机上开启路由功能Switch enPassword Switch configterminalSwitch config hostnameS3560S3560 config iprouting步骤3 建立VLAN10S3560 config vlan10S3560 config vlan exitS3560 config interfacefastethernet0 2S3560 config if switchportmodeaccessS3560 config if switchportaccessvlan10S3560 config if exitS3560 config exitS3560 wr步骤4 建立VLAN20S3560 config vlan20S3560 config vlan exitS3560 config interfacefastethernet0 1 S3560 config if switchportmodeaccessS3560 config if switchportaccessvlan20S3560 config if exitS3560 config exitS3560 wr步骤5 配置三层交换机端口f0 1具有路由功能S3560 config interfacefastethernet0 1S3560 config if ipaddress192 168 100 1255 255 255 0S3560 config if noshutdownS3560 config interfacevlan20S3560 config if ipaddress192 168 100 1255 255 255 0S3560 config if noshutdownS3560 config if exit Router config if ipaddress192 168 20 1255 255 255 0Router config if noshutdownRouter config if exitRouter wrRouter config if ipaddress192 168 20 1255 255 255 0Router config if noshutdownRouter config if exitRouter wr步骤6 配置静态路由在三层交换机上静态路由配置 S3560 config iproute192 168 20 0255 255 255 0192 168 100 2在路由器上静态路由配置 Router config iproute192 168 10 0255 255 255 0192 168 100 1步骤7 查看路由表在三层交换机上查看路由表S3560 showiproute在路由器上查看路由器表Router showiproute 17 5 2拓展训练2 三层交换机和路由器间动态路由协议的配置1 用户需求及分析某公司局域网由若干台交换机构成 现公司需要将局域网接入互联网 公司在出口使用一台路由器连接互联网 请做动态路由协议RIP配置 实现三层交换机通过SVI和路由器之间的互通 在三层交换机上划分两个VLAN 一个 VLAN10 与局域网PC1相连 另一个 VLAN20 与路由器相连 在两个VLAN中分别设置IP地址 VLAN10中的IP地址与PC1在一个网段内 VLAN20中的IP地址与相连接路由器接口的IP地址在一个网段内 在三层交换机和路由器内分别配置动态路由协议RIP 这样 两台PC再做相应配置就可以互通了 网络拓扑如图17 3所示 5 测试在PC1 PC2和PC3上配置IP地址和网关 PC1的网关指向 192 168 10 1 PC2的网关指向 192 168 20 1 使用ping命令测试PC1和PC1之间的通信 验证网络连通性 2 拓展训练目的通过本技能训练 使学生可以掌握如下技能 1 能够掌握三层交换机连接路由器配置方法 2 能够配置三层交换机动态路由配置技能 3 拓展训练设备 1 Cisco2811路由器1台 2 Cisco3560交换机1台 3 PC计算机2台 4 直通线若干 4 操作步骤步骤1 硬件连接 按照图17 3所示连接硬件和设置各PC机的IP地址 子网掩码和网关 步骤2 在三层交换机上开启路由功能 同上一拓展训练 步骤3 建立VLAN10 同上一拓展训练 步骤4 建立VLAN20 同上一拓展训练 步骤5 配置三层交换机端口具有路由功能S3560 config interfacevlan10S3560 config if ipaddress192 168 10 1255 255 255 0S3560 config if noshutdownS3560 config interfacevlan20S3560 config if ipaddress192 168 100 1255 255 255 0S3560 config if noshutdownS3560 config if exit步骤6 路由器基本配置 同上一拓展训练 步骤7 配置动态路由在三层交换机上动态路由协议RIP配置 S3560 config routerripS3560 config route network192 168 10 0S3560 config route network192 168 100 0S3560 config route endS3560 wr在路由器上动态路由协议RIP配置 Router config routerripRouter config route network192 168 20 0Router config route network192 168 100 0Router config route end步骤8 查看路由表在三层交换机上查看路由表S3560 showiproute在路由器上查看路由器表Router showiproute 17 5 3拓展训练3 构建多层交换网络1 用户需求及分析某公司局域网由若干台交换机构成 按照网络层次结构构建多层交换网络 采用一台三层交换机作为核心层 两台二层交换机作为汇聚层兼接入层交换机 在局域网内划分三个VLAN VLAN10分配给销售部 VLAN20分配给技术部 VLAN30分配给财务处 为了实现三部门的主机能够相互访问 三层交换机上开启路由功能 并在VLAN10中设置IP地址为192 168 10 1 也就是VLAN10的网关 在VLAN20中设置IP地址为192 168 20 1 在VLAN30中设置IP地址为192 168 30 1 SW C3核心交换机的f0 1与SW1交换机的f0 1相连 SW C3核心交换机的f0 2与SW2交换机的f0 1相连网络拓扑如图17 4所示 网络规划如表17 2所列 表17 2PC机IP地址和硬件连接图 2 训练目的通过本拓展训练 使学生可以掌握如下技能 1 能够掌握三层交换机连接路由器配置方法 2 能够构建多层交换网络 3 拓展训练设备 1 Cisco2950交换机2台 2 Cisco3560交换机1台 3 PC计算机6台 4 直通线若干 4 操作步骤步骤1 硬件连接按照图17 4所示连接硬件 按照表20 2设置各PC机的IP地址 步骤2 配置核心交换机Cisco3560 1 配置Cisco3560交换机 并设置为VTP服务器模式Switch enSwitch configterminalSwitch config hostnameswitch3560switch3560 config exit switch3560 vlandatabase 创建VTP管理域switch3560 vlan vtpdomainxtjxswitch3560 vlan vtpserver 设置交换机为VTP服务器switch3560 vlan exitswitch3560 config iprouting 2 在交换机Cisco3560上创建VLANswitch3560 switch3560 configterminalEnterconfigurationcommands oneperline EndwithCNTL Z switch3560 config switch3560 config vlan10 创建VLAN10switch3560 config vlan namexiaosb10switch3560 config vlan exitswitch3560 config vlan20 创建VLAN20switch3560 config vlan namejisb20switch3560 config vlan exitswitch3560 config vlan30 创建VLAN30switch3560 config vlan namecaiwc30switch3560 config vlan exit 3 配置交换机Cisco3560 将端口分配到VLANswitch3560 switch3560 configterminalEnterconfigurationcommands oneperline EndwithCNTL Z switch3560 config interfacerangef0 5 8 将交换机的f0 5 f0 8端口加入VLAN10switch3560 config if range switchportmodeaccessswitch3560 config if range switchportaccessvlan10switch3560 config interfacerangef0 9 18 将交换机的f0 9 f0 18端口加入VLAN20switch3560 config if range switchportmodeaccessswitch3560 config if range switchportaccessvlan20switch3560 config interfacerangef0 19 24 将交换机的f0 19 f0 24端口加入VLAN30switch3560 config if range switchportmodeaccessswitch3560 config if range switchportaccessvlan30 4 配置三层交换机端口具有路由功能switch3560 config iproutingswitch3560 config interfacevlan10switch3560 config if ipaddress192 168 10 1255 255 255 0switch3560 config if noshutdownswitch3560 config interfacevlan20switch3560 config if ipaddress192 168 19 1255 255 255 0switch3560 config if noshutdownswitch3560 config interfacevlan30switch3560 config if ipaddress192 168 30 1255 255 255 0switch3560 config if noshutdownswitch3560 config if exit步骤3 配置交换机SW1在设备断电的状态台下 将交换机和PC1计算机通过反转电缆连接起来 打开PC1的的超级终端 配置Cisco2950交换机SW1 创建VLANSwitch enableSwitch configterminalSwitch config hostnameswitch1switch1 config exitswitch1 configterminalEnterconfigurationcommands oneperline EndwithCNTL Z switch1 config switch1 config vlan10 创建VLAN10switch1 config vlan namexiaosb10switch1 config vlan exitswitch1 config vlan20 创建VLAN20switch1 config vlan namejisb20switch1 config vlan exitswitch1 config vlan30 创建VLAN30switch1 config vlan namecaiwc30switch1 config vlan exit 2 将交换机SW1加入到xtjx域设置为Client模式switch1 vlandatabaseswitch1 vlan vtpdomainxtjxswitch1 vlan vtpclientswitch1 vlan exit3 配置交换机SW1 将端口分配到VLAN switch1 switch1 configterminalEnterconfigurationcommands oneperline EndwithCNTL Z switch1 config interfacerangef0 2 10 将交换机的f0 2 f0 8端口加入VLAN10switch1 config if range switchportaccessvlan10switch1 config interfacerangef0 11 15 将交换机的f0 11 f0 15端口加入VLAN20switch1 config if range switchportaccessvlan20switch1 config interfacerangef0 16 24 将交换机的f0 16 f0 24端口加入VLAN30switch1 co