在局域网内,我们会用 VLAN 对不同的用户、不同的部门、不同用途的区域进行分组,一个 VLAN 区分一组用户,便于管理和使用。
VLAN 技术能够在逻辑上把一个物理局域网分隔为多个广播域,每个广播域称为一个虚拟局域网(即 VLAN )。每台主机只能属于一个 VLAN ,同属一个 VLAN 的主机通过二层直接通信。划分 VLAN ,并不是为了彻底隔绝通信,而是减小广播域传播的范围,过滤多余的包,提高网络的传输效率。
VLAN 隔离二层网络,必须通过三层网络设备实现。这些设备根据 IP 地址为不同 VLAN 间的流量执行路由转发的操作,称为 VLAN 间路由。
按照时间和技术发展的顺序,介绍三种 VLAN 间路由的方法。 第一种:传统 VLAN 间路由路由器的作用是在不同网络之间转发数据包,VLAN 则是在一台或一组交换机上划分不同的局域网,将它们隔离为不同的网段。因此,不同 VLAN 之间的通信需要路由器来进行转发,也就顺理成章了。 不同的 VLAN 连接不同的路由器接口,一个路由器接口连接一个 VLAN 的交换机端口。 假设 PC 和路由器都有同网段中所有设备的 ARP 缓存表,交换机的 MAC 地址表也有各个设备的 MAC 地址信息。那么 PC1 向 PC5 发送数据时,整个过程如下:
PC1 向 PC2 发送数据时,由于目的 IP 地址与自己处于同一个网段,PC1 会使用 PC2 的 MAC 地址作为目的 MAC 地址封装数据帧;交换机也会直接通过 PC2 的端口,将数据帧转发给 PC2 。
MAC 地址表不仅记录了交换机端口和 MAC 地址的对应关系,还包括这个端口的 VLAN 。交换机不会通过查询 MAC 地址表,就把数据帧从不同 VLAN 的端口转发出去。 传统 VLAN 间路由实验实验拓扑图接口列表 实验要求
实验步骤
实验总结进行网络配置前,先梳理出接口列表、接口 IP 地址表和 VLAN 划分表,便于进行设备配置。 第二种:单臂路由路由器用于连接异构网络,特点是有不同类型的物理接口,接口数量少;交换机则是用于组建局域网,特点是物理接口类型少,接口数量多。实际网络环境中,会在一台交换机上创建大量的 VLAN ,每个 VLAN 使用一个路由器接口作为默认网关,路由器接口就不够用了。 为了节省路由器的接口,使用一个接口来连接交换机,无论哪个 VLAN 的流量都通过这一个接口进出路由器,实现所有 VLAN 之间的流量转发,这种方式称为单臂路由。 上面的物理拓扑图可能描述的不太清楚,查看下面单臂路由的逻辑拓扑图可以更好的理解原理。
路由器提供了一种称为子接口的逻辑接口。子接口顾名思义,就是通过逻辑的方式,将一个路由器物理接口划分为多个逻辑子接口,来满足用一个物理接口连接多个网络的需求。 单臂路由实验实验拓扑图接口列表 由传统 VLAN 间路由的多个路由器接口,变成单臂路由的一个路由器接口,用于连接交换机。其它接口配置不变。 实验要求
实验步骤
第三种:三层交换技术从流量走向上看单臂路由,是舍近求远的,交换机上两个不同 VLAN 的端口流量,无法通过交换机直接完成数据转发,还需要在路由器上绕一下。这是因为二层交换机没有三层转发能力,无法根据数据包的目的 IP 地址查看自己的路由表;二层交换机也无法成为所连主机的网关,需要一台路由器充当网关。 然后出现了一种在传统以太网交换机的基础上,添加专门路由转发硬件的设备。这类设备不仅有传统二层交换机的功能,还可以通过 ASIC(特殊应用集成电路)实现对数据包的路由。这种集成了三层数据包转发功能的交换机称为三层交换机。 一台三层交换机既可以实现将终端隔离在不同的 VLAN 中,同时位这些终端提供 VLAN 间路由的功能,不需要再借助路由器来转发不同 VLAN 之间的流量。 实现 VLAN 间路由需要给每一个 VLAN 分配一个独立的三层接口作为网关,三层交换机并不是使用三层物理接口连接各个 VLAN ,而是通过创建虚拟 VLAN 接口,为每一个 VLAN 分配一个虚拟三层接口。 虚拟 VLAN 接口是由三层交换机创建的,因此三层交换机会作为直连接口,将它们所在的网络作为直连路由填充到路由表中。同时,虚拟 VLAN 接口和对应的 VLAN 中的物理二层端口处于同一个子网中,充当这个 VLAN 的网关。 三层交换机的转发效率和扩展性都远比单臂路由实现 VLAN 间路由更优,管理和配置也更加简单,目前这种方案已成为实现 VLAN 间路由方案的首选。 三层交换机实验实验拓扑图接口列表 实验步骤
三层交换机的路由功能通常比较简单,主要是局域网的连接,包含大量的以太网接口,主要用途是提供快速数据交换功能,满足局域网数据交换频繁的应用特点。 而路由器则不同,是为了满足不同类型的网络连接,如局域网与广域网之间的连接、不同协议的网络之间的连接等。它最主要的功能是路由转发,解决各种复杂路径的网络连接,不仅适用于同种协议的局域网间,更适用于不同协议的局域网与广域网间。具有选择最佳路由、负荷分担、链路备份及和其他网络进行路由信息的交换等等功能。 因此,三层交换机与路由器存在着本质区别,三层交换机并不能完全取代路由器的工作。 end |
|
来自: 新用户16501297 > 《网络知识》