三层交换机基本知识、连接方法及实验

1、为什么使用三层开关？ 以太网降低网络速度的原因，广为人知的是广播。 广播存在于所有的网络上，如果不进行适当的控制，就会溢出网络整体，发生大量的网络通信。 广播不仅会消耗带宽，还会降低用户工作站的处理效率. 基于各种原因，网络操作系统(NOS )利用广播，TCP/IP使用广播从IP地址解析MAC地址，还有广播以使用RIP和IGRP协议来宣告，因此交换机转发所有广播信息，但路由器不转发。 因此，为了控制广播，必须使用路由器。 但是，传统路由器端口很少，无法满足大规模网络的要求，在这种要求下，三层交换机给水路供水成为了地产。 另外，VLAN之间的路由连接方法、1、将路由器和交换机上的各VLAN分别连

2、接起来，将用于与交换机上的路由器进行互连的各端口设定为访问链路，将路由器上的独立端口分别用网络电缆进行互连。 如下图所示，交换机有两个VLAN，因此交换机需要两个端口以与路由器互连。路由器也需要两个端口，两者之间通过两条网络电缆连接。 VLAN间的路由连接方法、此连接方法的缺点：如果采用该方法，很难想象可扩展性会成为问题。 每次添加新的VLAN时，都需要消耗路由器端口和交换机接入链路端口，并重新布线网线。 路由器通常没有太多的局域网接口。 创建新的VLAN时，为了应对追加的VLAN所需的端口，需要将路由器升级到具有多个LAN接口的高端产品，相应的成本、重新布线的开销使这种布线方法成为不受欢迎的

3、方法。 不管VLAN之间的路由连接方法如何，2、VLAN的数量如何，路由器和交换机都必须将仅通过网络电缆连接首先连接路由器的交换机端口设置成聚合链路，路由器上的端口也必须支持聚合链路。 双方收集链接的协议当然也必须相同。 然后在路由器上定义与各VLAN相对应的“子接口”。 实际上只有一个物理端口连接到交换机，但是理论上可以分割为多个虚拟端口。 由于VLAN将交换机在逻辑上分割为多个，所以VLAN间路由所使用的路由器也必须具有与各VLAN对应的虚拟接口。 另外，VLAN间的路由连接方法、该连接方法的缺点：在进行VLAN间通信的情况下，即使通信双方连接在相同交换机上，也必须经由发送侧交换机路由器交

4、换机接收侧这样的流程。 在使用路由器进行VLAN间路由时，随着VLAN间通信量的增加，路由器很可能成为整个网络的瓶颈。 交换机使用被称为应用专用集成电路(ASIC )的专用硬件芯片处理数据帧的交换操作，并实现许多机型以电缆线速度进行的交换。 路由器基本上是基于软件处理的。 即使以电缆的线速度接收数据包，也无法在没有限制速度的条件下传输，造成速度瓶颈。 在VLAN间路由中，业务集中在路由器和交换机之间的互连的聚合链路部分上，这种部分特别容易成为速度瓶颈。 另外，在硬件方面，需要分别设置路由器和交换机，所以在空间狭小的环境中，有可能会成为安装场所的问题。 另外，第三层交换机为了解决上述问题，产生了

5、第三层交换机。 三层交换机本质上是“带路由功能(两层)交换机”。 因为路由是OSI参考模型的第3层网络层的功能，所以具有第3层路由功能的交换机称为第3层交换机。 参考下面的附图描述三层交换机的内部结构。三层交换机的内部数据是如何传播的呢？基本上和用收敛链路连接路由器和交换机是一样的。 内部汇集链接、网络瓶颈不存在，服务器farm，M1，访问层(二层交换机)，汇集层(三层交换机)，RD1 and RD2，A1 and A2，网络管理系统，backbone路由器，M2，服务器，第3层交换机/L3，第2层交换机/集线器，服务器，服务器，CERNET，访问路由器，图书馆，物理大楼网络中心(核心路由交换

6、机)，科技大楼，部门服务器一般访问部门交换机，全局共享服务器一般连接网络中心核心交换机服务器访问单个核心交换机的可靠性低，访问交换机故障，服务器不连接三层交换机的应用，交换机，三层交换机和路由器的比较，两层交换机主要用于小型LAN，计算机数量在二三百台以内，在这种网络环境中广播包的影响很小，两层交换机的高速交换功能，多个访问由于没有必要在这种小规模的网络上引入路由功能来增加管理困难和费用，所以不需要使用路由器，当然也不需要使用三层交换机。 三层交换机是为IP而设计的，接口类型简单，具有强大的双层数据包处理能力，所以适用于大型LAN，为了减少广播流的损害，将大型LAN用功能和地区等要素设计成一个

7、小LAN，即一个小LAN 这必然在不同的网络段之间存在大量的互相访问，仅通过双层交换机不能实现网络之间的互相访问，而且仅限于必须简单地使用路由器的端口数，路由速度慢，网络的规模和访问速度受到限制。 在交换机、三层交换机和路由器的比较中，路由器端口的类型多，支持的三层协议多，路由能力高，适合大规模网络之间的相互连接。 许多三层交换机和双层交换机具有异种网络的互连端口，但一般大规模网络的互连端口不多。 互连设备的主要功能不是端口间的快速交换，而是选择最佳路径，进行负载分担，与链路备份和最重要的其他网络进行路由信息交换，这些都是路由完成的功能。 在这种情况下，双层交换机当然不能使用，但是三层交换机是

8、否使用取决于情况。 影响因素主要有网络流量、响应速度要求、投资预算等。 因为三层交换机的最重要目的是加速大规模LAN内的数据交换并为此目的也提供舍入后的路由功能，所以它的路由功能不比同级专业路由器强。 在网络通信量较大的情况下，当三层交换机进行网络内的交换和网络之间的路由时，其负担必然增加，从而影响响应速度。 在要求较高的网络通信量但响应速度的情况下，通过三层交换机进行网络内的交换并由路由器专门负责网络之间的路由，可以充分发挥不同设备的优点，这是很好的合作。 当然，受到投资预算的限制，三层开关兼作互联也是个好选择。CISCO 3550第3层交换机操作1，VLAN (实际第3层交换机)交换机#

9、configtstwitch (配置) # VLAN 100模拟器第3层交换机上的交换机# vlandatabaseswitch (VLAN ) 将端口交换机#添加到vlan配置交换机(配置) # intf0/1交换机(配置) # noshutdownswitch (配置- if ) #交换机portaccessvlan 100， CISCO 3550三层交换机的操作3，在VLAN上配置ipswitch # configtorswitch # vlandatabasesswitch (配置) # int VLAN 100交换机(配置- if ) # IP地址192 . 启用路由功能启用IP路由/路由除此之外，启用ip cef /高速路由5作为双层交换机，并将交换机的双层端口作为三层端口switch # configtoswitch # intfa0/1s 只能将noswitport/双层端口变更为三层端口switch-if#将switch端口模式访问/三层端口变更为双层端口，进行CISCO 3550的实验(不使用VLAN )、 端口10 IP :192.168.10.1/30，端口10