目录

  • 一、三层交换和三层交换机的概念
  • 1.1.三层交换
  • 1.2.三层交换机
  • 二、三层交换机的实现方式
  • 2.1.传统的MLS
  • 2.2.基于CEF的MLS
  • 三、三层交换和三层交换机的原理
  • 3.1.三层交换原理
  • 3.2.三级交换机原理
  • 四、三层交换机的配置
  • 五、总结


一、三层交换和三层交换机的概念

1.1.三层交换

三层交换技术就是：二层交换技术+三层转发技术。它解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。

1.2.三层交换机

三层交换机：具有部分路由器功能的交换机，工作在OSI网络标准模型的第三层：网络层。三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。
对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而像路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。

二、三层交换机的实现方式

2.1.传统的MLS

MLS:使用传统的MLS时，交换机将流中第一个数据包转发给第三层引擎，后者以软件交换的方式对数据包进行过处理，对数据流中的第一个包进行路由处理后，第三层引擎对硬件交换组织进行编程，使之为后续的数据包选择路由。这个过程被称为==“一次路由多次交换”==，也就是说交换机的三层引擎只需要处理数据流中的第一个数据包，而后续的数据全部由硬件来执行转发。这样实现了三层交换的线速转发。

2.2.基于CEF的MLS

基于CEF的MLS:与传统MLS不同的是，CEF预先根据路由表学习路由信息后，直接储存在FIB（转发信息库）。REF预先根据ARP表生成邻接表，直接由硬件进行转发。 传统MLS至少需要软件查询一次路由表后，建立转发条目，才能使用硬件进行转发。
工作原理：
①主机A给B发送单播数据包
②交换机查找FIB表，找到下一跳地址
③查找下一跳地址对应的邻接关系的2层封装信息
④转发

三、三层交换和三层交换机的原理

3.1.三层交换原理

三层交换机通过硬件来交换和路由选择数据包。为完成在硬件中处理数据包的高层信息，Cisco Catalyst交换机使用传统的MLS（Multilayer Switching,多层交换）体系结构或基于CEF(Cisco Express Forwarding,Cisco快速转发)的MLS体系结构。传统的MLS是一种老式特性，而所有新型的Catalyst交换机都支持CEF多层交换。

3.2.三级交换机原理

变更了路由软件依循的旧式指令，增添了ASIC特有的嵌入芯片并以此来设定指令。借助于硬件来查验现存的路由表，拥有刷新的特性。在数据传递的流程中，端口芯片接纳并辨识了某一信息，二层芯片辨析了对应的独特地址。若查验获取了明确的地址，则再次予以转发；若没能查找到，则信息被调配至后续的引擎。
第三层引擎之内，路由表关联着的信息可被查验出来，它匹配了初始的IP；数据包被发送至装置内的主机，获取了精准的MAC。这些流程终结以后，MAC再次被发送，二层芯片予以转发。由此可见，三层交换机提快了常态情形的交换速率，从速率来看它很近似二层的架构，并且缩减了选购路由器耗费的支出。
相比较而言，二层交换机借助于封包扩散来传递广播，但三层交换机则能辨识额外信息，例如ARP及某一地址。在此状态下，三层交换机解析了各方位的广播包，满足快速要求，不必真正去扩散预设的广播包。这种设计路径可以细分现有的虚拟子网，依托于三层路由以便传递子网彼此的信息, 通信将更为便捷。

四、三层交换机的配置

该项目测试使用eNSP软件。

1.项目拓扑图：

三层网络架构改造 三层网络设计方案_三层交换


2.PC3和PC4设置：

三层网络架构改造 三层网络设计方案_三层交换机_02


3.交换机：

<Huawei>undo ter	
<Huawei>undo terminal monitor
Info: Current terminal monitor is off.
<Huawei>syst	
<Huawei>system-view 
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname LS1
[LS1]user-in	
[LS1]user-interface console 0
[LS1-ui-console0]idle-tim	
[LS1-ui-console0]idle-timeout 0 0
[LS1-ui-console0]q
[LS1]vlan bat 30 40
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[LS1]int g0/0/1
[LS1-GigabitEthernet0/0/1]port li	
[LS1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access
[LS1-GigabitEthernet0/0/1]port de	
[LS1-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan 30
[LS1-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2
[LS1-GigabitEthernet0/0/2]port li	
[LS1-GigabitEthernet0/0/2]port link-type access
[LS1-GigabitEthernet0/0/2]port def	
[LS1-GigabitEthernet0/0/2]port default vlan 40
[LS1-GigabitEthernet0/0/2]q
[LS1]int vlanif 30
[LS1-Vlanif30]ip add 192.168.30.1 24 
[LS1-Vlanif30]int vlan 40
[LS1-Vlanif40]ip add 192.168.40.1 24

4.联通测试P3pingP4

PC>ping 192.168.40.10

Ping 192.168.40.10: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.40.10: bytes=32 seq=1 ttl=127 time=109 ms
From 192.168.40.10: bytes=32 seq=2 ttl=127 time=47 ms
From 192.168.40.10: bytes=32 seq=3 ttl=127 time=63 ms
From 192.168.40.10: bytes=32 seq=4 ttl=127 time=62 ms
From 192.168.40.10: bytes=32 seq=5 ttl=127 time=31 ms

--- 192.168.40.10 ping statistics ---
  5 packet(s) transmitted
  5 packet(s) received
  0.00% packet loss
  round-trip min/avg/max = 31/62/109 ms

PC>

五、总结

==三层交换=二层交换+三层转发 ==

三层交换：二层交换技术+三层转发技术。它解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。

三层交换机：具有部分路由器功能的交换机，工作在OSI网络标准模型的第三层：网络层。三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。
对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而像路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。

传统的MLS:使用传统的MLS时，交换机将流中第一个数据包转发给第三层引擎，后者以软件交换的方式对数据包进行过处理，对数据流中的第一个包进行路由处理后，第三层引擎对硬件交换组织进行编程，使之为后续的数据包选择路由。这个过程被称为==“一次路由多次交换”==，也就是说交换机的三层引擎只需要处理数据流中的第一个数据包，而后续的数据全部由硬件来执行转发。这样实现了三层交换的线速转

基于CEF的MLS：CEF预先根据路由表学习路由信息后，直接储存在FIB（转发信息库）。REF预先根据ARP表生成邻接表，直接由硬件进行转发。 传统MLS至少需要软件查询一次路由表后，建立转发条目，才能使用硬件进行转发。

[LS1]int vlanif 进入虚拟接口