vlan配置

第15章VLAN间路由

在交换机上划分VLAN后，VLAN间的计算机就无法通信了。VLAN间的通信需要借助第三

层设备，我们可以使用路由器来实现这个功能，如果使用路由器通常会采用单臂路由模式。

实践上，VLAN间的路由大多是通过三层交换机实现的，三层交换机可以看成是路由器加交

换机，然而因为采用了特殊的技术，其数据处理能力比路由器要大得多。本章将分别介绍两

种方法的具体配置。

15.1VLAN间路由简介

15.1单臂路由

处于不同VLAN的计算机即使它们是在同一交换机上，它们之间的通信也必须使用路由

器。可以在每个VLAN上都有一个以太网口和路由器连接。采用这种方法，如果要实现N个

VLAN间的通信，则路由器需要N个以太网接口，同时也会占用了N个交换上的以太网接口。

单臂路由提供另外一种解决方案。路由器只需要一个以太网接口和交换机连接，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和不同的VLAN连接，子接口是路由

器物理接口上的逻辑接口。工作原理如图15-1，当交换机收到VLAN1的计算机发送的数据

帧后，从它的Trunk接口发送数据给路由器，由于该链路是Trunk链路，帧中带有VLAN1

的标签，帧到了路由器后，如果数据要转发到VLAN2上，路由器将把数据帧的VLAN1标签去

掉，重新用VLAN2的标签进行封装，通过Trunk链路发送到交换机上的Trunk接口；交换机

收到该帧，去掉VLAN2标签，发送给VLAN2上的计算机，从而实现了VLAN间的通信。

图15-1路由器的子接口工作原理

15.2三层交换

单臂路由实现VLAN间的路由时转发速率较慢，实际上在局域网内部多采用三层交换。

三层交换机通常采用硬件来实现，其路由数据包的速率是普通路由器的几十倍。

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15-2，这

个虚拟的路由器和每个VLAN都有一个接口进行连接，不过这个接口是VLAN1或VLAN2接口。

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。

图15-2三层交换机原理示意图

15.2实验1:单臂路由实现VLAN间路由

1.实验目的

通过本实验，读者可以掌握如下技能：

（1）路由器以太网接口上的子接口

（2）单臂路由实现VLAN间路由的配置

2.实验拓扑

图15-3实验1拓扑图

3.实验步骤

我们要用R1来实现分别处于VLAN1和VLAN2的PC1和PC2间的通信。

（1）步骤1：在S1上划分VLAN

S1(config)#vlan2

S1(config-vlan)#exit

S1(config)#intf0/5

S1(config-if)#switchportmodeaccess

S1(config-if)#switchportaccessvlan1

S1(config-if)#intf0/6

S1(config-if)#switchportmodeaccess

S1(config-if)#switchportaccessvlan2

（2）步骤2：要先把交换机上的以太网接口配置成Trunk接口

S1(config)#intf0/1

S1(config-if)#switchtrunkencapdot1q

S1(config-if)#switchmodetrunk

（3）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

R1(config)#intg0/0

R1(config-if)#noshutdown

R1(config)#intg0/0.1

R1(config-subif)#encapturedot1q1native

//以上是定义该子接口承载哪个VLAN流量，由于交换机上的nativevlan是VLAN1，所以

我们这里也要指明该VLAN就是nativevlan。实际上默认时nativevlan就是vlan1。

R1(config-subif)#ipaddress172.16.1.254255.255.255.0

//在子接口上配置IP地址，这个地址就是VLAN1的网关了

R1(config)#intg0/0.2

R1(config-subif)#encapturedot1q2

R1(config-subif)#ipaddress172.16.2.254255.255.255.0

4.实验调试

在PC1和PC2上配置IP地址和网关，PC1的网关指向：17.16.1.254,PC1的网关指向：

17.16.2.254。测试PC1和PC2的通信。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。

【提示】S1实际上是catalyst3560交换机，该交换机具有三层功能，我们这里把它当作

二层交换机使用了，有点大材小用。

15.2实验2:三层交换实现VLAN间路由

1.实验目的

通过本实验，读者可以掌握如下技能：

（1）理解三层交换的概念

（2）配置三层交换

2.实验拓扑

图15-4实验2拓扑图

3.实验步骤

我们要用S1来实现分别处于VLAN1和VLAN2的PC1和PC2间的通信。

（1）步骤1：在S1上划分VLAN

S1(config)#vlan2

S1(config-vlan)#exit

S1(config)#intf0/5

S1(config-if)#switchportmodeaccess

S1(config-if)#switchportaccessvlan1

S1(config-if)#intf0/6

S1(config-if)#switchportmodeaccess

S1(config-if)#switchportaccessvlan2

（2）步骤2：配置三层交换

S1(config)#iprouting

//以上开启S1的路由功能，这时S1就启用了三层功能。

S1(config)#intvlan1

S1(config-if)#noshutdown

S1(config-if)#ipaddress172.16.1.254255.255.255.0

S1(config)#intvlan2

S1(config-if)#noshutdown

S1(config-if)#ipaddress172.16.2.254255.255.255.0

//在vlan接口上配置IP地址即可，VLAN1接口上的地址就是PC1的网关了，VLAN2接口

上的地址就是PC2的网关了。

【提示】要在三层交换机上启用路由功能，还需要启用CEF（命令为：ipcef），不过这是

默认值。和路由器一样，三层交换机上同样可以运行路由协议。

4.实验调试

（1）检查S1上的路由表

S1#showiproute

（此处省略）

172.16.0.0/24issubnetted,2subnets

C172.16.1.0isdirectlyconnected,Vlan1

C172.16.2.0isdirectlyconnected,Vlan2

//和路由器一样，三层交换机上也有路由表。

（2）测试PC1和PC2间的通信

在PC1和PC2上配置IP地址和网关，PC1的网关指向：17.16.1.254,PC2的网关指向：

17.16.2.254。测试PC1和PC2的通信。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。

【提示】我们也可以把f0/5和f0/6接口作为路由接口使用，这时它们就和路由器的以太网

接口一样了，可以在接口上配置IP地址。如果S1上的全部以太网都这样设置，S1实际上

成了具有24个以太网接口的路由器了，我们不建议这样做，这样太浪费接口了，。配置示例：

S1(config)#intf0/10

S1(config-if)#noswitchport//该接口不再是交换接口了，成为了路由接口

S1(config-if)#ipaddress10.0.0.254255.255.255.0

15.4本章小结

本章介绍了实现不同VLAN间的计算机通信方法。可以使用单臂路由方法，在路由器的

以太网接口上创建子接口。然而通常采用的是三层交换机来实现VLAN间的路由，三层交换

机可以看成是交换机和路由器的集成，配置三层交换非常简单。表15-1是本章出现的命令。

表15-1本章命令汇总

命令作用

intg0/0.1创建子接口

encapturedot1q1native指明子接口承载哪个VLAN的流量以及封装类

型，同时该VLAN是nativevlan

iprouting打开路由功能

noswitchport接口不作为交换机接口

ipcef开启CEF功能