一、三层交换技术出现背景：
解决之前给网段划分VLAN控制端口，然后使用路由器设置单臂路由的让不同VLAN可以通信的缺点，
单臂路由缺点：
1）容易出现网络瓶颈
2）容易发生单点物理故障
3）VLAN间通信的每个帧都进行路由，导致效率下降
单臂路由的拓补图
单臂路由被代替的原因：
1）只有一条线给多个VLAN转发数据数量一多会出现各种网络问题，一条线承载不了成百上千人同时通信产生的数据量，且依赖性太高，这一根线坏了全公司网络玩完。。
2）如果使用多条线，每个VLAN都有单独一条线连接路由器上，但是路由器没这么多接口哪就要买多台路由器，这不太现实，成本太高而且不方便管理。
拓补图
解决：解决这种问题的理想方案就是一个VLAN一条线
二、为了解决这问题三层交换机应运而生：
1）介绍
三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机（就是3层路由器与2层交换机的杂交产品），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。
拓补图 （真实的三层交换机根二层交换机外观差不多，下图只是为了辅助理解）
2）三层路由引擎是可以关闭或开启的
一个三层交换机如果没有配置启动路由引擎，那他跟二层交换机没啥区别，路由引擎默认是关闭的。
conf t # 进入全局配置模式
ip routing # 开启三层路由功能
no ip routing # 关闭三层路由功能
3）三层交换机的优点：
与单臂路由对比
1）解决了网络瓶颈问题（每个VLAN都有对应的虚拟线）
2）解决了单点故障（虚拟接口不再依赖任何的物理接口）
3）提高转发速度（一次路由，多次转发）
为啥说三层交换机提高了转发速度？
答：
1）相比单臂路由要让不同VLAN通信需要把交换机通往路由器的端口设置为trunk端口，以后通过这个端口的帧都要加上标签路由器还要拿掉标签，三层交换机没有这一步骤，当然这一步提高不了多快的转发速度，重点是下一个。
如下图，如果PC1要与
2）如上面的PC1向PC2通信这一过程，可能会有成万上亿个帧要发送个PC2，要是单臂路由的话每一个帧都要经历上面讲的过程，但是在三层交换机这成万上亿个帧只需要第一个帧经历上面的流程，当第一个帧经历完上面的流程后交换机就知道，PC1要通信的目标PC2属于那个VLAN和他的IP地址与MAC地址，三层交换机就会生成一张快速转发表（CEF表）与一张邻接关系表。
CEF表 邻接关系表
vlan20 20.1.1.1（目标IP） <---------对应关系-----------> BB CC （帧头）
有个这两张表之后，帧到达路由引擎的端口后，就会直接查看帧的目标IP地址发现与CEF表匹配，发现目标是20.1.1.1表里刚好有匹配上了，直接拿和邻接关系表对应的帧头替换数据帧的帧头，然后把帧送到VLAN20端口转发出去，这一过程中路由器不用查看路由表和ARP缓存表。（ARP缓存表是查看目标MAC地址的，表中没有需要的MAC地址才会发送ARP广播请求目标MAC地址，上面图片中写不下就没有详细介绍）这一过程就叫一次路由，多次转发。
注意：这些过程都是自动的，了解即可，实际工作中拿到三层交换机就是开启三层路由，然后给VLAN配置网关（IP地址），然后员工的IP地址的网关项指向自己VLAN的网关就能互相通信了。
4）三层交换机起虚接口（配置VLAN的网关）
en # 进入特权模式
conf t # 进入全局配置模式
int vlan ID # 进入需要配置的VLAN
ip add IP地址 子网掩码 # 给VLAN配置网关（IP地址）
no shut # 开启端口
exit # 退到上一级
5）二层端口升级为三层端口
三层交换机虽然有路由器的功能，但是他还是不能替代路由器，想上网还是要拉条网线插路由器，再连接三层交换机，然后把连接的端口升级为三层端口。
int f0/x # 进入需要配置的端口
no switchport # 升级为三层端口可以连接路由器
三、实验三层交换机
要求：
1）让内网可以互相通信
2）内外网通信
实现思路：
1）交换部分
- 给交换机之间的连接端口设置为Trunk接口
- 使用VTP协议给交换机共享VLAN的配置减少工作量
- 创建VLAN
- 把端口加入到VLAN
- 起三层虚接口
2）路由部分
- 配置IP，并开启
- 配置路由
1、规划网络
2、配置交换机
1）给交换机之间的连接端口设置为Trunk接口
en # 进入特权模式
conf t # 进入全局配置模式
int f0/x # 进入要配置的接口或 int range f0/1 -2 # 配置 fa0 - 2 接口
switchport trunk encapsulation dot1q # 这个端口如果作为trunk 需要封装成dotlq（二层交换机这命令可选，三层不加保错）
switchport mode trunk # 设置端口为中继端口，简写：sw m t
exit # 退到上一级
2）使用VTP协议给交换机共享VLAN的配置减少工作量
将第一台交换机配置成server模式
en # 进入特权模式，如果在其他模式下可以用：end 直接回到特权模式或exit一步步退回去
vlan database # 创建VLAN管理域
vtp server # 配置sw1为VTP的Server模式（可以理解为父级，其他交换机是子级，会自动学习父级的VLAN配置）
vtp domain wencoll # 给管理域设置个名称，wencoll 就是名称可以顺便写
exit # 退到上一级
其余两台二层交换机都设置模式为client，只要交换机的连接端口是trunk端口，则可自动学习sw1交换机的VLAN配置
en # 进入特权模式
vlan database # 创建VLAN管理域
vtp client # 设置模式为client
exit # 退到上一级
3）创建VLAN（10、20）给第一台Server模式这台配置就可以了，其他的直接查看VLAN表看有没有学习到
en # 进入特权模式
cong t # 进入全局配置模式
vlan ID,ID,ID-ID # 创建VLAN，可选一个或多个，模式器不支持可以一个一个来
name 自定义名称 # 给VLAN定义别名（可选）
exit # 退到上一级
show vlan brief（brief 简写：b） # 查看VLAN表，如果不是在特权模式下，要加 do
4）把二层交换机的端口加入到对应的VLAN
cong t # 进入全局配置模式
int f0/x # 进入需要配置的端口
switchport access vlan ID # 将端口加入VLAN
5）三层交换机起虚接口（配置VLAN的网关）
en # 进入特权模式
conf t # 进入全局配置模式
ip routing # 开启三层路由功能
int vlan 10 # 进入需要配置的VLAN
ip add 10.1.1.254 255.255.255.0 # 给VLAN配置网关（IP地址）
exit # 退到上一级
int vlan 20 # 进入需要配置的VLAN
ip add 20.1.1.254 255.255.255.0 # 给VLAN配置网关（IP地址）
exit # 退到上一级
do sh ip int b # 查看接口列表，检查配置
到这里内网就就是可以互相通信了
6）给下面的两台PC配置IP地址，使用ping测试内网网络联通性
7）给三层交换机的Fa0/3配置IP，并开启端口
en # 进入特权模式
conf t # 进入全局配置模式
int Fa0/3 # 进入需要配置的端口
no switchport # 升级为三层端口可以连接路由器，IP是以上三层设备才有的，不升级是配置不了IP
ip add 30.1.1.1 255.255.255.0 # 配置IP
no shut # 开启端口
exit # 退到上一级
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 下一跳IP # 配置往右边走的默认路由，这条命令的意思是所有IP与子网掩码的数据都转发到下一跳IP，这里的下一跳是30.1.1.254 （因为等下把网线另一端设为30.1.1.254作为下一跳IP）
do sh ip int b # 查看接口列表，检查配置
3、配置路由器
1）配置第一个路由器
en # 进入特权模式
conf t # 进入全局配置模式
int Fa0/0 # 进入需要配置的端口
ip add 30.1.1.254 255.255.255.0 # 配置IP
no shut # 开启端口
exit # 退到上一级
int Fa0/01 # 进入需要配置的端口
ip add 40.1.1.1 255.255.255.0 # 配置IP
no shut # 开启端口
exit # 退到上一级
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 下一跳IP # 配置往右边走的默认路由，这条命令的意思是所有IP与子网掩码的数据都转发到下一跳IP，这里的下一跳是40.1.1.254 （因为等下把网线另一端设为40.1.1.254作为下一跳IP）
ip route 10.1.1.0 255.255.255.0 30.1.1.1 # 配置往左边走的静态路由，找10.1.1网段的转发给30.1.1.1（三层交换机）
ip route 20.1.1.0 255.255.255.0 30.1.1.1 # 配置往左边走的静态路由，找20.1.1网段的转发给30.1.1.1（三层交换机）
do sh ip route # 查看路由表（R1配置之前的路由表）
2）配置第二个路由器（注意之前我路由器之间的线连错了，同种设备用交叉线）
en # 进入特权模式
conf t # 进入全局配置模式
int Fa0/1 # 进入需要配置的端口
ip add 40.1.1.254 255.255.255.0 # 配置IP
no shut # 开启端口
exit # 退到上一级
int Fa0/0 # 进入需要配置的端口
ip add 50.1.1.254 255.255.255.0 # 配置IP
no shut # 开启端口
exit # 退到上一级
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 40.1.1.1 # 配置往左边走的默认路由，这条命令的意思是所有IP与子网掩码的数据都转发到下一跳IP
do sh ip route # 查看路由表（R1配置之前的路由表）
