第 8 章 三层交换技术及应用实验

基于二层交换机 + 路由器实现 VLAN 间通信过程三层交换机工作原理基于二层交换机 + 路由器实现 VLAN 间通信实验基于三层交换机的 VLAN 间通信实验

主要内容主要内容

第一节第一节

网络拓扑结构网络拓扑结构单臂路由器

主机间帧的传送过程主机间帧的传送过程 1.帧从站点 A传送到交换机

主机间帧的传送过程主机间帧的传送过程 2.交换机将该帧首部加上 VLAN10标记，将该帧发送到路由器

主机间帧的传送过程主机间帧的传送过程 3.路由器封装该帧，修改帧头传送回交换机

主机间帧的传送过程主机间帧的传送过程 4.交换机接收到该帧，读取 VLAN标记和目

标 MAC地址，将该帧发送到站点 B。

缺点缺点 ::

帧必须在路由器和交换机之间的中继线（ Trunk）上来回传输 2次。要根据它的路由表做出路由方案，延迟大。

三层交换技术赋予交换机采用与路由器相同的方式来更改帧头的能力。但不必在路由表中查找目标地址，也不用在 Trunk上两次传送帧，从而大大加快了传送效率。

第二节第二节

路由器与交换机路由器与交换机 交换机工作于数据链路层，路由器工作于

网络层。 交换机连接的网络对于 IP 地址来说都属于

同一个网，虽然它们的带宽加宽了，但仍属于同一个广播网；而路由器能隔离广播域。

第二层交换：网络微化第二层交换：网络微化

多端口桥多端口桥

隔离冲突隔离冲突

基于第二层基于第二层 MACMAC 地址进行交换地址进行交换

对上层透明对上层透明

第二层第二层 LANLAN交换机交换机

主机 A发送查询主机 B的MAC地址的 ARP请求

路由器检查安全策略允许主机A前往主机 B的网段，就查路由器自己的 ARP表，找到主机 B的MAC地址，并拿主机B的MAC地址应答主机 A。（而不是拿自己的MAC地址应答）

集二层交换和三层路由于一体，“ Switch where you can, route where you must”硬件实现路由功能，线速转发

第三层交换第三层交换

主机 A将收到路由器告知的主机 B的MAC存入自己的 ARP表，然后用主机B的MAC作为目标地址封装帧报头，将报文发向交换机

交换机根据目标MAC地址查自己的端口地址表，决定把报文发向主机 B所在的端口，进而将报文传送到主机 B。

从此，主机 A发向主机 B的报文将不再需要路由器提供路由帮助，而直接通过交换完成。

第三层交换第三层交换

报文到报文的交换（报文到报文的交换（ PxPPxP ）） 对每一个报文进行路由处理，并基于第三

层地址转发所有报文。 内置了高速的 ASIC 芯片。 ASIC 芯片内置

的帧处理机可完成大量的网络层功能。

流交换流交换 (FS)(FS) 用第一个报文的特征来标识一个流，这个

流可使其余的报文走第二层路径，而不用进入第三层处理。

流交换工作过程流交换工作过程 1. 交换机记忆流中第一个帧

流交换工作过程流交换工作过程 2. 识别流

流交换工作过程流交换工作过程 3. 更改帧头

流交换技术实现流交换技术实现 NHRP （ Next Hop Resolution Protocol,

NHRP ）下一跳解析协议RFC1735 “路由一次，随后交换”。3COM 公司的 FastIP 技术就采用了 NHRP 。

NHRP工作过程 1.A 向缺省路由器发送一个

NHRP 请求（包括 A 的 MAC地址和 B 的 IP 地址） 。

2. 路由器把这个 NHRP 转发给 B 。

3.B 则回送一个 NHRP 响应（包括 B 的 MAC 地址和 A 的 MAC 地址）。

4. 这个响应通过一个不经过路由器的交换路径返回 A 。

5. 在 A 和 B 间就建立起了一条交换路径，双方就可以不经过路由器直接进行数据交换了。

流交换技术实现 标记交换 （ Tag Switching ）

Cisco 系统公司开发这种技术为每一个目标网络、子网或

主机分配一个标号或标记。 IETF 已将标记交换重新定义为多协议

标记交换（ MPLS ）。

标记交换工作过程

第三节第三节

实验目的实验目的 了解二层交换机 + 路由器来实现 VLAN 间

通信的具体实现过程。

实验内容实验内容 设计使用二层交换机＋路由器来实现

Vlan 间通讯的网络拓扑； 熟悉在路由器上创建子接口，设置包封

装格式，并激活路由选择协议的操作； 熟悉在交换机中创建 Vlan ，向 Vlan 中

添加交换机端口，配置 trunk 端口； 实现 VLAN 间相互通信。

实验环境实验环境

实验步骤实验步骤 2950 交换机的配置过程：

在交换机的 Vlan 数据库中创建两个新的静态 Vlan ， Vlan10 和 Vlan20 ；

把交换机的两个快速以太网端口， 1 号端口和 2 号端口，分别分配给 Vlan10 和 Vlan20 ；

把交换机的 Gi 0/1 端口，即上连到路由器的端口设置为 trunk 。

路由器的配置过程：在路由器端口上创建子接口，并为子接口指

定 Vlan 号，封装格式和 IP 地址；在路由器上激活 IP 路由选择协议进程。

第四节第四节

实验目的实验目的 了解三层交换机的功能、及配置过程。

实验内容实验内容 设计使用三层交换机进行 Vlan 间通信的

网络拓扑； 熟悉在三层交换机上创建 Vlan ，给 Vlan

分配 IP 地址，向 Vlan 中添加交换机端口，并激活路由选择协议的操作；

实现不同 VLAN 间相互通信。

实验环境实验环境

实验步骤实验步骤 在三层交换机的 Vlan 数据库中的创建两

个新的静态 Vlan ， Vlan10 和 Vlan20 ； 给两个新创建的 Vlan 分配 IP 地址； 把交换机的两个快速以太网端口， 1 号

端口和 2 号端口，分别分配给 Vlan10 和Vlan20 ；

在三层交换机上激活 IP 路由选择协议进程。

实验报告实验报告