三层交换机端口IP地址配置方法

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三层交换机端口IP地址配置方法

目前市场上的三层交换机有2种方式可以配置交换机端口的l寿司英语 P地址，一是直接在物理端口上设置．二是通

过逻辑VLAN端口间接设置。为了分析这2种配置方法在交换机实际运行中会产生哪些差别．在详细分析了

三层交换机端口工作原理的基础上．搭建测试环境，主要从端口初始化和三层路由收敛过程分析了2种方

式的不同。通过分析发现，在交换机物理端口上直接配置IP地址，可以节省生成树协议(STP，Spanning Tree

Protocol)收敛所需的时间，并且不需要规划额外的VLAN。为日后的运行维护工作带来了方便。

三层变换机能够快速地完成VIAN间的数据转发，从而避免了使用路由器会造成的三层

转发瓶颈，目前已经在企业内部、学校和住宅小区的局域网得到大量使用。在配置三层交换

机端口lP地址时，通常有2种方法：一是直接在物理端口上设置lP地址，二是通过逻辑

VLAN端口间接地设置IP地址。

作者所在单位日前购得一批三层交换机，最初只立持第2种配置方法但在厂家随后升级

的软件版本中可以支持以上2种配置方法。为了比较这2种方法的优缺点，本文首先阐述了

三层交换机的工作原理，然后比较了这2种方法的操作命争和端口初始化时间．并通过测试

得出结论。

1、三层交换机的工作原理

传统的交换技术是在OSI网络参考模型中的第二层(即数据链路层)进行操作的，而三层

交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发，利用第三层协议中的信息来加

强笫二层交换功能的机制（见图1）

从硬件的实现上看，目前笫二层交换机的接口模块都是通过高速背扳/总线交换数据的。

在第三层交换机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板/总线上，这种

方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块高速地进行数据交换，从而突破了外接路由器

接口速率的限制。

假设有2个使用IP协议的站点，通过第三层交换机进行通信的过程为：若发送站点1

在开始发送时，已知目的站点2的IP地址，但不知遒它在局域网上发送所需要的MAC地址，

则需要采用地址解析(ARP)来确定站点2的MAC地址。站点1把自己的IP地址与站点2的

IP地址比较，采用其软件配置的子网掩码提取出网络地址来确定站点2是否与自己在同一

子网内。若站点2与站点1在同一子网内，那么站点1广播一个ARP请求，站点2返回其

MA叙事散文精选 C地址，站点1得到站点2的MAC地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC地址封包转发

数据，第二层交换模块查找MAC地址表确定将数据包发向目的端口。若2个站点不在同子网

内．则站点1要向“缺省网关”发出ARP(地址解析)封包，而“缺省网关”的IP地址已经

在系统软件中设置，这个IP地址实际上对应第三层交换机的第三层交换模块。

当站点1对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，若第三层交换模块在以前

的通信过程中已得到站点2的MAC地址，则向发送站点1回复站点而得MAC地址：否则第三

层交换模块根据路由信息向目的站广播一个ARP请求，站点2得到此ARP请求后向第三层模

块回复其MAC地址，第三层交换模块保存此地址并回复给发送站点1。以后，当在进行站点

1与站点2之间数据包转发时，将用最终的目的站点的MAC地址封包，数据转发过程全部交

给第二层交换处理，信息得以高速交换。

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在实际过程中，2个站点可视为交换机的2个端口，只有为端口设置了IP地址后端口

才能工作在第三层状态，也才能完成不同子网间的通信。

2、两种设置IP地萧红的童年 址的命令

本文讨论的2种IP地址配置方式，一种直接在物理端口上设置IP地址，设置过程比较

简单。例如在作者单位新购三层交换机上配置端口1/0/1为路由端口，IP地址为，OSPF采

用点到点类型，配置过程如下：

#interface Ethernet 1/1

#port link-mode route

#ip address

#ospf networt-type p2p

第二种IP地址配置方式是通过逻辑VLAN设置IP地址，需先给VLAN设置IP地址，然

后将物理端口配置在VLAN下。为了保证IP地址和物理端口一一对应的关系。例如在和上面

一样的三层交换机上要配置端口1/0/1为路由端口，并配置端口的VLAN ID为101，VLAN 101

IP地址为，OSPF采用点到点类型，配置过程如下：

#interface Vlan-interface 101

#ip address

#ospf network-孩子吃什么可以长高个子 type p2p

#interface Ethernet 1/0/1

#port link-mode route

#port access Vlan 101

由此可见，以上两种方法都能为交换机端口设置IP地址，从操作步骤上看，第一种方

法比较简单，第二种方法需要先将端口和VLAN对应起来再设置IP地址。而且第2种方法在

配置IP地址时还需同时使用对应的VLAN，过多使用VLAN号后可能会给日后的运行维护带

来了不便。

3、端口初始化时问分析

以上2种设置三层交换端口IP地址的方法，出来使用的命令不同以外，在某些网络环

境端口下连接设备时所需花费的初始化时间也会有所不同。

当把设备连上已经启动的交换机的端口时，交换机端口的初始化可分为以下4个步骤：

交换机端口速度与全双工的自适应、以太通道配置测试、Trunk配置测试有线和无线网络、

生成树协议（STP）初始化。

1）交换机端口速度与全双工的自适应。首先，交换机端口需要与客户进行速度与全双

工的自动握手。举例来说，一个交换机端口可支持1000Mbit/s（1 Gbit/s）的全双工速度，

但是客户机只是支持100Mbit/s的全双工，则交换机和看韩剧很大协商彼此能支持的最高速

率。

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2）以太通道配置。以太通道配置可以将快速以太网或千兆以太网连接进行捆绑，使得

交换机或路由器的端口合并起来作为一个单独的端口使用，从而获得更高的速度，如果一天

通道不行，以太通道通常会提供冗余，这个过程使用端口聚合协议（PAGP），耗时大约15s。

3）Trunk 配置测试网络。接下来，交换机开始测试端口是否Trunk端口（交换机之间

互联用的端口）。Trunking通过单一的交换机端口，在多个VLAN之间交换数据，对Trunk

端口的测试耗时很少，约1s左右。

4）生成树协议（STP，Spanning Tree Protocol）初始化。STP协议可应用于环路网络，

通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在

环路网络中增生和无限循环。在STP初始化阶段，端口会经历STP的5个阶段，即阻塞、倾

听、学习、转发和禁用，整个过程大约耗时15s。

在STP协议开启的情况下，不同VLAN之间通信需要STP协议先为其计算出最佳路径，

避免产生环路，因此在STP协议工作的网络环境中，利用逻辑VLAN端口来配置IP地址，需

要STP协议为VLAN之间的通信进行初始化；而通过物理端口配置IP地址，可以直接在三层

协议下工作，勿需经过STP过程进行路由收敛，因此节省了二层的STP协议初始化的时间。

4、三层环网切换试验

通过以上的分析可以知道在STP协议怎么写 协议开启的情况下，利用逻辑VLAN端口配置IP地址和

方法在端口初始化时会经历一个STP协议切换过程，而作者单位的实际网络为环网结构，并

未开启STP协议，所以为了进一步分析2种配置方法在实际网络中的区别，搭建了测试环境

来进行环网的切换试验。网络试验环境如下：使用6台（SW1-SW6）厂家的三层交换机组成

环网，关闭三层交换机的STP协议，用一台同厂的两层交换机（SW7）作为接入设备。测试

环境的拓扑图如图2所示。

现对开环时网络恢复正常所需时间进行测试。

PC2至PCI有2条链路一条是初中必备古诗文 SW1-SW6-SW5-SW4-SW7,记做链路A；另一强是

SW1-SW2-SW3-SW4-SW7记做链路B。现将SW1和SW2之间OSPF路由COST值调高到20，采用

点到点类型，使得链路A成为默认链路，链路B为备份链路。hello包间隔由10s调整到1s，

以缩短链路的收敛时间。

第1次使用通过逻辑VLAN端口的方式设置IP地址，断开SW5-SWb之间链路，路由自动

切换到备份链路B,再恢复SW5-SW6之间的链路，同时通过Sniffer发包(每s发送1000个

包)、观察路由恢复到链路A的时间，期间PC1发送4110个包，PC2收到3582个包，包大

小为74个字节，发送和接收包数址相差528个。经过计算，路由恢复日时间约0.528s，ping

没有丢包现象，测试截图如图3和图4所示。

第2次使用物理端口设置IP地址、将SW1和SW2之间OSFP路由COST值调高到20，采

用点到点类型。hello间隔由10s调整到1s，默认路由为链路A,断开SW5-SW6之间链路后

路由自动切换到链路B，再恢复SW5-SW6之间的链路，通过Sniffer发包（每s发送1000

个包）。观察路由恢复到链路A的时间，期间PC1发送10202个包，PC2收到9909个包，

包大小为74个字节，发送和接收包数址相差293个，经过计算，路由恢复时间约0.293s,ping

没有丢包现象，测试截图如图5和图6所示。

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从以上测试中可以发现.在测试环境下，直接在物理端口上配置IP地址的路由恢复时间

为0.293s, 通过逻辑VLAN端口配置IP地址的路由恢复时间为0.528s，两者相差仅为0.235s,

这种差别在实际使用中可以忽略不计。由此可见2种配置IP的方法进行三层协议收敛所花

费的时间没有明显差别。

5、结语

目前市场上有的厂家可以同时支持本文介绍的2中配置IP地址的方法，有的厂家只支

持逻辑VLAN端口配置IP地址的方法。通过本文的分析比较可以发现，在交换机物理端口上

直接配置IP地址可以节省生成树协议（STP）收敛所需的时问，且不需要规划额外的VLAN ,

给日后的运行维护工作带来了方便。

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