三层交换机原理与设计

交换机怎么设置实现三层交换功能

交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。那么交换机怎么设置实现三层交换功能呢?

方法步骤

1什么是三层交换技术：

简单的说三层交换技术就是：二层交换技术+三层转发技术。(交换机工作在二层，路由器工作在三层.)

2三层交换机的配置:

1 在三层交换机上配置启动路由,

(如果要在三层交换机上配置路由,首先需要在三层交换机上启动路由功能,否则三层交换不具备路由功能)

Switch(config)#ip routing

2 配置VLAN 的IP 地址：

与在二层上配置管理VLAN 的IP地址的命令相同， 因为三层交换机支持VLAN之间的路由,三层交换机的每个

VLAN 都可以配置IP地址。

Switch(config)#interfacevlanvlan-id

Switch(config)#ip addreesip-address subnet-mask

3 三层交换机上配置路由接口

三层交换机的接口在默认情况下属于VLAN 1， 如果需要让三层交换机与路由器实现点到点的连接，需要在交换机的某个接口配置为路由接口。

Swith(config)#interface接口

Switch(config)#noswitchport

Switch(config)#ip addreesip-address subnet-mask

Switch(config)#noshutdown

4 在三层交换机上配置静态路由或动态路由： 在三层交换机上配置静态路由的方法和在路由器上配置的方法相同。

动态 ：Router(config)#router rip

Router(config-router)#network network-number (把直连的网段宣告出去)

三层交换机定义和工作原理的讲解

三层交换机是一种网络交换设备，用于在计算机网络中传输数据包。它可以在不同的网络层之间转发数据包，实现数据的路由和转发功能。三层交换机工作原理基于网络层的IP地址信息和路由表，通过查找和匹配目标IP地址，找到合适的输出接口进行转发。

三层交换机是在数据链路层和网络层之间工作的网络交换设备。它不仅可以实现数据的交换和转发，还可以根据网络层的IP地址信息进行路由选择，将数据包从源主机转发到目标主机。三层交换机具有高性能、高可靠性、高扩展性和高安全性的特点，广泛应用于大型企业、数据中心等网络环境。

1.地址学习：

三层交换机通过监听网络中的数据包，学习源主机的MAC地址和IP地址的映射关系，并将其存储在交换表中。当收到一个数据包时，交换机会首先查找目标主机的MAC地址，如果该地址已经在交换表中，则直接将数据包转发到相应的端口，如果地址不在交换表中，则将数据包广播到所有的端口，并记录下源主机的MAC地址和输入端口信息。这样，在下次收到相同的目标主机数据包时，交换机就能够通过查找交换表快速地找到目标地址，提高转发效率。

2.路由选择：

当三层交换机收到一个数据包时，它首先会检查目标IP地址与交换表中已有的路由信息进行匹配。交换表中的路由信息包括目标IP地址和下一跳的IP地址。三层交换机通过查找路由表，找到与目标IP地址最匹配的路由信息，并获取下一跳的IP地址。如果交换表中没有匹配的路由信息，交换机将会选择默认路由（0.0.0.0）进行转发，或者丢弃数据包。

3.转发处理：

根据路由选择结果，三层交换机将数据包转发到下一跳的IP地址。它会重新封装数据包的链路层头部，并根据下一跳的MAC地址进行转发。如果下一跳的MAC地址不在交换表中，交换机会将数据包广播到所有的端口，以便下一跳的设备能够收到数据包并回应。

综上所述，三层交换机通过地址学习、路由选择和转发处理等过程，实现了在网络层的IP地址信息的转发和路由选择。它通过存储和检索交换表中的信息，快速地找到目标IP地址，并通过链路层的转发实现数据包的传输。三层交换机的工作原理使得数据包能够高效地在网络中传输，并提高了网络的可靠性和性能。

三层交换机的原理和设计

作者：阎大海 徐塞虹 张仕军

阅读：479

引用：0

发布时间：2006-11-10 08:31

出处：通信专业门户

1．引言

传统路由器在网络中起到隔离网络、隔离广播、路由转发以及防火墙的作业，并且随着网络的不断发展，路由器的负荷也在迅速增长。其中一个重要原因是出于安全和管理方便等方面的考虑，VLAN(虚拟局域网)技术在网络中大量应用。VLAN技术可以逻辑隔离各个不同的网段、端口甚至主机，而各个不同VLAN间的通信都要经过路由器来完成转发。由于局域网中数据流量很大，VLAN间大量的信息交换都要通过路由器来完成转发，这时候随着数据流量的不断增长路由器就成为了网络的瓶颈。为了解决局域网络的这个瓶颈，很多企业内部、学校和小区建设局域网时都采用了三层交换机。三层交换技术将交换技术引入到网络层，三层交换机的应用也从最初网络中心的骨干层、汇聚层一直渗透到网络边缘的接入层。

2．第三层交换技术

2.1 三层交换的概念

第三层交换技术也称为IP 交换技术或高速路由技术等，是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI 网络标准模型中的第二层—数据链路层进行操作的，而第三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，第三层交换技术就是：第二层交换技术＋第三层转发技术，这是一种利用第三层协议中的信息来加强第二层交换功能的机制。一个具有第三层交换功能的设备是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件简单地叠加在局域网交换机上。

2.2 三层交换的原理

从硬件的实现上看，目前，第二层交换机的接口模块都是通过高速背板/总线交换数据的。在第三层交换机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板/总线上，这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块间高速地交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制(10Mbit/s---100Mbit/s)。在软件方面，第三层交换机将传统的基于软件的路由器重新进行了界定：

三层交换机实现VLAN间通信

三层交换机实现VLAN间通信

⼀、实验⽬的

通过三层交换机实现不同VLAN间互相通信，理解三层交换机功能以及特点。

⼆、实验要求

使在同⼀VLAN⾥的计算机系统能跨交换机进⾏相互通信，⽽在不同VLAN⾥的计算机系统也能进⾏相互通信。

三、实验结果

1、实验原理

在交换⽹络中，通过VLAN对⼀个物理⽹络进⾏了逻辑划分，不同的VLAN之间是⽆法直接访问的，必须通过三层的路由设备进⾏连接。⼀般利⽤路由器或者三层交换机来实现不同VLAN之间的互相访问。三层交换机的路由器具备⽹络层的功能，能够跟数据的IP包头信息，进⾏路由选择和转发，从⽽实现不同⽹段之间的访问。

三层交换机实现VLAN之间互相访问的原理是，利⽤三层交换机的路由功能，通过识别数据包的IP地址，查找路由表进⾏选路转发。三层交换机需要给接⼝配置IP地址，采⽤SVI(交换虚拟接⼝)的⽅式实现VLAN间互连。SVI是指为交换机中的VLAN创建虚拟接⼝，并且配置IP地址。

2、实验步骤

共九步：

第⼀步：在交换机SwitchA上创建Vlan 10，并将0/5端⼝划分到Vlan 10中。SwitchA # configure terminal ！进⼊全局配置模式。

SwitchA(config)# vlan 10 ！创建Vlan 10。

SwitchA(config-vlan)# name sales ！将Vlan 10命名为sales。

SwitchA(config-vlan)#exit

SwitchA(config)#interface fastethernet 0/5 ！进⼊接⼝配置模式。

SwitchA(config-if)#switchport access vlan 10 ！将0/5端⼝划分到Vlan 10。

第⼆步：在交换机SwitchA上创建Vlan 20，并将0/8端⼝划分到Vlan 20中。SwitchA(config)# vlan 20 ！创建Vlan 20。