实验4:利用单臂路由实现VLAN间的路由。

实验原理:

 实验内容:

本实验模拟公司网络场景,路由器R1是公司的出口网关,员工PC通过接入层交换机(如S2和S3)接入公司网络,接入层交换机又通过汇聚交换机S1与路由器R1相连,公司内部网络通过划分不同的VLAN隔离了不同部门之间的通信,保证各部门之前的信息安全,但是由于业务需要,经理、市场部和人事部之间需要实现跨VLAN通信,网络管理员决定借助路由器的三层功能,通过配置单臂路由来实现。

 利用单臂路由实现VLAN间的路由拓扑如图所示:

实验编址如下:

第一步:创建VLAN并配置Access、Trunk接口。

公司为保障各部门的信息安全,需保证隔离不同部门间的二层通信,规划各部门终端属于不同的VLAN,并为PC配置相应的IP地址。

在S2上创建VLAN20和VLAN 10,把PC1的E0/0/1和连接PC2的E0/0/2接口配置为Access类型接口,并分别划分到相应的VLAN中:

在S3上创建VLAN30,把连接PC3的E0/0/1接口配置为Access接口,并划分到vlan30:

交换机之间或交换机和路由器之间相连的接口需要传递多个vlan信息,需要配置成Trunk接口。

将S2和S3的GE0/0/2接口配置成trunk类型接口,并允许所有vlan通过:

在S1上创建VLAN 10、VLAN20、VLAN 30,并配置交换机和路由器相连的接口为trunk,允许所有vlan通过:

第二步:配置路由器子接口和IP地址。

由于路由器R1只有一个实际的物理接口与交换机S1相连,可以在路由器上配置不同的逻辑子接口来作为不同VLAN的网关,从而达到节省路由器接口的目的.

在R1上创建子接口GE0/0/1.1,配置IP地址192.168.1.254/24,作为人事部网关地址:

在R1上创建子接口GE0/0/1.2,配置IP地址192.168.2.254/24,作为市场部网关地址:

在R1上创建子接口GE0/0/1.3,配置IP地址192.168.3.254/24,作为经理的网关地址:

在PC1、PC2和PC3上配置IP和相应的网关地址后,在PC1上测试与PC2和PC3间的连通性:

可以看到,通信仍然无法同理。

第三步:配置路由器子接口封装VLAN
       虽然目前已经创建了不同的子接口,并配置了相关IP地址,但是仍然无法通信。这是由于处于不同VLAN下,不同网段的PC间要实现互相通信,数据包必须通过路由器进行中转。由S1发送到R1的数据都加上了VLAN标签,而路由器作为三层设备,默认无法处理带了VLAN标签的数据包。因此需要在路由器上的子接口下配置对应VLAN的封装,使路由器能够识别和处理VLAN标签,包括剥离和封装VLAN标签。
       在R1的子接口GE 0/0/1.1上封装VLAN 10,在子接口GE 0/0/1.2 .上封装VLAN 20,在子接口GE 0/0/1.3上封装VLAN30,并开启子接口的ARP广播功能。
       使用dot1q termination vid 命令配置子接口对一层tag报文的终结功能。即配置该命令后,路由器子接口在接收带有VLAN tag的报文时,将剥掉tag 进行三层转发,在发送报文时,会将与该子接口对应VLAN的VLAN tag添加到报文中:

适应arp broadcast enable命令开启子接口的ARP广播功能。如果不配置该命令,将会导致该子接口无法主动访问ARP广播报文,以及向外转发IP报文:

同理配置R1的子接口GE0/0/1.2和GE0/0/1.3:

配置完成后,在路由器R1上查看接口状态:

可以看到,3个子接口的物理状态和协议状态都正常。

查看路由器R1的路由表:

可以看到,路由表中已经有了192.168.1.0/24、192.168.2.0/24、192.168.3.0/24的路由条目,并且都是路由器R1的直接路由,类似于路由器上的直连物理接口。

在PC1上分别测试与网关地址192.168.1.254和PC2间的连通性:

可以观察到,通信正常,在PC1上Tracert PC2:

可以观察到PC-1先把ping包发送给自身的网关192.168.1.254,然后再由网关发送到PC-2。

   现以PC-1pingPC-2为例,分析单臂路由的整个运作过程。
   两台PC由于处于不同的网络中,这时PC-1会将数据包发往自己的网关,即路由器R1的子接口GE 0/0/1.1的地址192.168.1.254。
   数据包到达路由器R1后,由于路由器的子接口GE 0/0/1.1已经配置了VLAN封装,当接收到PC-1发送的VLAN 10的数据帧时,发现数据帧的VLANID跟自身GE0/0/1.1接口配置的VLAN ID -样,便会剥离掉数据帧的VLAN标签后通过三层路由转发。
   通过查找路由表后,发现数据包中的目的地址192.168.2.1 所属的192.168.2.0/24 网段的路由条目,已经是路由器R1.上的直连路由,且出接口为GE 0/0/1.2,便将该数据包发送至GE 0/0/1.2接口。
   当GE 0/0/1.2接口接收到一个没有带VLAN标签的数据帧时,便会加上自身接口所配置的VLAN ID 20后再进行转发,然后通过交换机将数据帧顺利转发给PC-2。

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