三层交换技术以及实验

什么是三层交换技术？

三层交换机就是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。

三层交换机要执行三层信息的硬件交换,路由处理器(三层引擎)必须将有关路由选择等的三层
信息下载到硬件中。以便对数据包进行过处理。为完成在硬件中处理数据包的高层信息，会使用
传统的MLS和基于CEF的MLS
三层交换技术=二层交换+三层转发

三层交换两种方式：

传统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。

 原理：vlan1转发数据给三层交换，会封装（源VLAN IP 和目的VLAN IP ，源MAC vlan1的mac地址和目的MAC地址网关的mac）；三层交换会查看vlan2的MAC地址，如果有会直接转发数据进行单播，如果没有进行ARP请求，并且重新进行封装；重新封装MAC头部，源IP和目的IP不变，源MAC地址（三层交换机的MAC vlan2网关的MAC地址），目的MAC地址（vlan2MAC地址）。

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

三层交换机与路由器的区别：

1、功能不同
路由器：路由转发和路由选择
三层交换机：数据交换、基本的路由转发
2、适用的环境不同
三层交换机：简单的局域网
路由器：不同类型网络之间的互联网上

三层交换机缺点：

只会通过MAC/IP地址转发，不灵活，当拓扑表改变时，不智能

实验拓扑：

配置要求：

1、使用OSPF协议

2、全网可达

3、划分vlan pc1为vlan2 ，pc2为vlan3；pc3为vlan 20,pc4为vlan30

配置思路：

首先在交换机LSW-3 和LSW-4上创建vlan，划分vlan；

在交换机LSW-1和LSW-2上使用三层交换技术；

配置命令：

首先在交换机LSW-3 和LSW-4上创建vlan，划分vlan2 3 20 30；

 使用三层交换技术，在交换机1和交换机2配置虚拟局域网，使用vlanif来配置网关，且使用DHCP（动态主机配置协议 ）

 测试：

三层交换机的最重要作用是加快大型局域网内部的数据交换，能够做到一次路由，多次转发。

一般来说，大型局域网按功能或地域等因素会被划成一个个小的局域网。通常，局域网之间通过路由器连接，这使VLAN（Virtual Local Area Network虚拟局域网）技术在网络中得以大量应用。不过，传统的普通路由器的路由能力太弱。单纯使用路由器来实现网间访问，端口数量有限，路由速度较慢，从而限制了网络的规模和访问速度。如果使用三层交换机上的千兆端口或百兆端口连接不同的子网或VLAN，就在保持性能的前提下，经济地解决了子网划分之后子网之间必须依赖路由器进行通信的问题。