【正文】 第 1 頁(yè) 共 26 頁(yè) 三層交換機(jī)（ 1） 使用路由器進(jìn)行 VLAN 間路由時(shí)的問(wèn)題 現(xiàn)在，我們知道只要能提供 VLAN 間路由，就能夠使分屬不同 VLAN 的計(jì)算機(jī)互相通信。但是，如果使用路由器進(jìn)行 VLAN 間路由的話(huà)， 隨著 VLAN 之間流量的不斷增加，很可能導(dǎo)致路由器成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸 。 交換機(jī)使用被稱(chēng)為 ASIC（ Application Specified Integrated Circuit）的專(zhuān)用硬件芯片處理數(shù)據(jù)幀的交換操作，在很多機(jī)型上都能實(shí)現(xiàn)以纜線(xiàn)速度（ Wired Speed）交換。而路由器，則基本上是基于軟件處理的。即使以纜線(xiàn)速度 接收到數(shù)據(jù)包，也無(wú)法在不限速的條件下轉(zhuǎn)發(fā)出去，因此會(huì)成為速度瓶頸。就 VLAN 間路由而言， 流量會(huì)集中到路由器和交換機(jī)互聯(lián)的匯聚鏈路部分 ，這一部分尤其特別容易成為速度瓶頸。并且從硬件上看，由于需要分別設(shè)置路由器和交換機(jī)， 在一些空間狹小的環(huán)境里可能連設(shè)置的場(chǎng)所都成問(wèn)題 。 三層交換機(jī)（ Layer 3 Switch） 為了解決上述問(wèn)題，三層交換機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。 三層交換機(jī)，本質(zhì)上就是“帶有路由功能的（二層）交換機(jī)” 。路由屬于 OSI參照模型中第三層網(wǎng)絡(luò)層的功能，因此帶有第三層路由功能的交換機(jī)才被稱(chēng)為“三層交換機(jī)”。 關(guān) 于三層交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以參照下面的簡(jiǎn)圖。 在一臺(tái)本體內(nèi)，分別設(shè)置了交換機(jī)模塊和路由器模塊；而內(nèi)置的路由模塊與交換模塊相同， 使用 ASIC 硬件處理路由 。因此，與傳統(tǒng)的路由器相比，可以實(shí)現(xiàn)高速路由。并且， 路由與交換模塊是匯聚鏈接的 ，由于是內(nèi)部連接，可以確保相當(dāng)大的帶寬。 第 2 頁(yè) 共 26 頁(yè) 使用三層交換機(jī)進(jìn)行 VLAN 間路由（ VLAN 內(nèi)通信） 在三層交換機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)究竟是怎樣傳播的呢？基本上， 它和使用匯聚鏈路連接路由器與交換機(jī)時(shí)的情形相同 。 假設(shè)有如下圖所示的 4 臺(tái)計(jì)算機(jī)與三層交換機(jī)互聯(lián)。當(dāng)使用路由器連接時(shí)，一般需要在 LAN 接口上設(shè)置對(duì)應(yīng)各 VLAN 的子接口；而 三層交換機(jī)則是在內(nèi)部生成“ VLAN 接口（ VLAN Interface）” 。 VLAN 接口，是用于各 VLAN 收發(fā)數(shù)據(jù)的接口。（ 注：在 Cisco 的 Catalyst 系列交換機(jī)上， VLAN Interface 被稱(chēng)為 SVI—— Switched Virtual Interface） 為了與使用路由器進(jìn)行 VLAN 間路由對(duì)比，讓我們同樣來(lái)考慮一下計(jì)算機(jī) A 與計(jì)算機(jī) B之間通信時(shí)的情況。首先是目標(biāo)地址為 B的數(shù)據(jù)幀被發(fā)到交換機(jī)；通過(guò)檢索同一 VLAN 的 MAC 地址列表發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī) B連在交換機(jī)的端口 2上；因此將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給端口 2。 使用三層交換機(jī)進(jìn)行 VLAN 間路由（ VLAN 間通信） 第 3 頁(yè) 共 26 頁(yè) 接下來(lái)設(shè)想一下計(jì)算機(jī) A與計(jì)算機(jī) C 間通信時(shí)的情形。 針對(duì)目 標(biāo) IP地址，計(jì)算機(jī) A 可以判斷出通信對(duì)象不屬于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此向默認(rèn)網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)（ Frame 1） 。 交換機(jī)通過(guò)檢索 MAC 地址列表后， 經(jīng)由內(nèi)部匯聚鏈接，將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給路由模塊。在通過(guò)內(nèi)部匯聚鏈路時(shí)，數(shù)據(jù)幀被附加了屬于紅色 VLAN 的 VLAN 識(shí)別信息（ Frame 2） 。 路由模塊在收到數(shù)據(jù)幀時(shí)， 先由數(shù)據(jù)幀附加的 VLAN 識(shí)別信息分辨出它屬于紅色VLAN，據(jù)此判斷由紅色 VLAN 接口負(fù)責(zé)接收并進(jìn)行路由處理 。因?yàn)槟繕?biāo)網(wǎng)絡(luò) 192.、且對(duì)應(yīng)藍(lán)色 VLAN；因此，接下來(lái)就會(huì)從藍(lán)色VLAN 接口 經(jīng)由內(nèi)部匯聚鏈路轉(zhuǎn)發(fā)回交換模塊。 在通過(guò)匯聚鏈路時(shí)，這次數(shù)據(jù)幀被附加上屬于藍(lán)色 VLAN 的識(shí)別信息（ Frame 3） 。 交換機(jī)收到這個(gè)幀后， 檢索藍(lán)色 VLAN 的 MAC地址列表，確認(rèn)需要將它轉(zhuǎn)發(fā)給端口 3。由于端口 3 是通常的訪(fǎng)問(wèn)鏈接，因此轉(zhuǎn)發(fā)前會(huì)先將 VLAN 識(shí)別信息除去（ Frame 4）。最終，計(jì)算機(jī) C 成功地收到交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)幀。 整體的流程，與使用外部路由器時(shí)的情況十分相似 —— 都需要經(jīng)過(guò)發(fā)送方 → 交換模塊 → 路由模塊 → 交換模塊 → 接收方 。 第 4 頁(yè) 共 26 頁(yè) 作者： T 病毒 2020 年 09 月 14 日 , 星期四 12:46 回復(fù)（ 0） | 引用（ 0） 加入博采 目前最好的 VLAN 讀書(shū)筆記（ 7） VLAN 間路由 2 同一 VLAN 內(nèi)的通信 接下來(lái)，我們繼續(xù)學(xué)習(xí)使用匯聚鏈路連接交換機(jī)與路由器時(shí)， VLAN 間路由是如何進(jìn)行的。如下圖所示，為各臺(tái)計(jì)算機(jī)以及路由器的子接口設(shè)定 IP地址。 紅色 VLAN（ VLAN ID=1）的網(wǎng)絡(luò)地址為 ，藍(lán)色 VLAN（ VLAN ID=2）的網(wǎng)絡(luò)地址為 。各計(jì)算機(jī)的 MAC 地址分別為 A/B/C/D，路由器匯聚鏈接端口的 MAC 地址為 R。交換機(jī)通過(guò)對(duì)各端口所連計(jì)算機(jī) MAC 地址的學(xué)習(xí)，生成如下的 MAC 地址列表。 端口 MAC地址 VLAN 1 A 1 2 B 1 3 C 2 4 D 2 第 5 頁(yè) 共 26 頁(yè) 5 － － 6 R 匯聚 首先考慮計(jì)算機(jī) A 與同一 VLAN 內(nèi)的計(jì)算機(jī) B之間通信時(shí)的情形。 計(jì)算機(jī) A 發(fā)出 ARP 請(qǐng)求信息，請(qǐng)求解析 B 的 MAC 地址。交換機(jī)收到數(shù)據(jù)幀后，檢索 MAC 地址列表中與收信端口同屬一個(gè) VLAN 的表項(xiàng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī) B 連接在 端口 2 上，于是交換機(jī)將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給端口 2，最終計(jì)算機(jī) B收到該幀。 收發(fā)信雙方同屬一個(gè) VLAN 之內(nèi)的通信，一切處理均在交換機(jī)內(nèi)完成 。 不同 VLAN 間通信時(shí)數(shù)據(jù)的流程 接下來(lái)是這一講的核心內(nèi)容，不同 VLAN 間的通信。讓我們來(lái)考慮一下計(jì)算機(jī) A與計(jì)算機(jī) C之間通信時(shí)的情況。 第 6 頁(yè) 共 26 頁(yè) 計(jì)算機(jī) A 從通信目標(biāo)的 IP地址（ ）得出 C與本機(jī)不屬于同一個(gè)網(wǎng)段。因此會(huì)向設(shè)定的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（ Default Gateway， GW）轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前，需要先用 ARP 獲取路由器的 MAC 地址。 得到路由器的 MAC地址 R后，接下來(lái)就是按圖中所示的步驟發(fā)送往 C去的數(shù)據(jù)幀。①的數(shù)據(jù)幀中，目標(biāo) MAC 地址是路由器的地址 R、但內(nèi)含的目標(biāo) IP地址仍是最終要通信的對(duì)象 C 的地址。這一部分的內(nèi)容，涉及到局域網(wǎng)內(nèi)經(jīng)過(guò)路由器轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的通信步驟，有機(jī)會(huì)再詳細(xì)解說(shuō)吧。 交換機(jī)在端