Cisco交换机之三层交换

单臂路由虽然解决了不同vlan间的通信问题，但也有其致命的缺陷：

- 单臂本身是网络的骨干链路，易形成网络瓶颈

- 子接口依托于物理接口，应用不灵活

- 每次vlan转发都需要查看路由表，浪费设备资源

上面的问题因为路由交换能力差引起，为解决vlan间的路由问题，我们引进三层交换概念，它被大家称为二层交换+三层转发。三层交换机相当于多个专门处理vlan间路由的多个单臂路由和交换的集成。

三层交换机的转发原理

三层交换机通过硬件来交换和路由选择数据包。为处理数据包的高层信息，三层交换有两种体系结构：

1> 传统的MLS(Multilayer Switching)

依靠ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)对数据流的第一个数据包进行路由处理后，第三层引擎对硬件交换组件进行程序处理为后续数据包提供路由。产生MLS条目记录，一次路由多次交换。

2> 基于CEF(Cisco Express Forwarding)的MLS

CEF是基于拓扑的转发模型，它预先将所有路由信息加入到转发信息库(FIB)，方便快速路由。基本概念有：

转发信息库(FIB)：类似路由表，记录IP与vlan的对应关系

邻接关系表：类似mac地址表，记录相邻接口所连接主机的mac地址

虚接口：不依赖物理接口的子接口，开启vlan配置网关，属于该vlan的物理接口即可动态充当vlan的网关

三层交换机配置

三层交换机的接口默认是二层接口，命令switchport 转换为三层接口，相反no switchport将路由接口转为交换接口。以下面模拟图配置为例。

配置步骤：

1>在二层交换机上创建vlan，并分配端口，f0/0端口配置trunk(命令略)

2>在三层交换机上创建vlan，并配置trunk指定接口封装方式

SW_3L(config)# int f0/0

SW_3L(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q

SW_3L(config-if)# switchport mode trunk

3> 在三层交换机上配置各vlan的ip地址

SW_3L(config)# int vlan 10

SW_3L(config-if)# ip add 192.168.1.1 255.255.255.0

SW_3L(config-if)# no sh

vlan20和vlan30略

4> 三层交换机启用路由，配置接口ip

SW_3L(config)# ip routing

SW_3L(config)# int f1/0

SW_3L(config-if)# no switchport

SW_3L(config-if)# ip add 10.1.1.1 255.255.255.248

SW_3L(config-if)# no sh

5> 为三层交换机配置默认路由

SW_3L(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 10.1.1.2

经过上面配置，在对客户机设置ip和网关，不同vlan间已经可以正常通信。三层交换机上也可以配置DHCP中继转发，方便客户机地址配置，效果是使不同vlan共用一个dhcp服务器，dhcp的广播信息可以在不同vlan间转发。配置过程如下：

首先选择一个vlan配置dhcp服务作为dhcp server。第三讲配置过这里略。

其次为除了dhcp server 所在vlan之外的每个vlan上配置dhcp中继转发。例如dhcp server在vlan2 现在配置vlan3：

SW_3L(config)# int vlan3

SW_3L(config-if)# ip add 192.168.2.1 255.255.255.0 设置vlan3网关地址

SW_3L(config-if)# ip helper-address 192.168.2.100 vlan2中dhcp server主机地址

需要说明的是，像在单臂路由上配置dhcp服务一样，我们需要配置多个地址池，地址池应包含相应vlan的网关地址。