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  • 单臂路由实验及分析
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    2021-12-23 19:26:48

    单臂路由概述

    • 单臂路由(router-on-a-stick)是指在路由器的一个接口上通过配置子接口(或“逻辑接口”,并不存在真正物理接口)的方式,实现原来相互隔离的不同VLAN(虚拟局域网)之间的互联互通。

    单臂路由实现不同VLAN之间的通信
    链路类型

    • 交换机连接主机的端口为access链路
    • 交换机连接路由器的端口为Trunk链路

    子接口

    • 路由器的物理接口可以被划分为多个逻辑接口
    • 每个子接口对应一个VLAN网段的网关

    实验拓扑及步骤

     pc1:

    • ip:192.168.1.1
    • 子网掩码:255.255.255.0
    • 网关:192.168.1.254

    pc2:

    • ip:192.168.1.2
    • 子网掩码:255.255.255.0
    • 网关:192.168.1.254

    pc3:

    • ip:192.168.2.1
    • 子网掩码:255.255.255.0
    • 网关:192.168.2.254

    pc4:

    • ip:192.168.2.2
    • 子网掩码:255.255.255.0
    • 网关:192.168.2.254

    LSW1

    sys
    sys SW1
    un in en
    v b 10 20 30
    int e0/0/2
    p l a 
    p d v 10
    int e0/0/3
    p l a
    p d v 10
    int e0/0/4
    p l a
    p d  v 20
    int e0/0/5
    p l a
    p d v 20
    int e0/0/1
    p l t
    p t a v a
    int vlan 10
    ip add 192.168.1.254 24
    int vlan 20
    ip add 192.168.2.254 24
    int vlan 30
    ip add 192.168.3.1 24

    R1

    sys
    sys R1
    un in en
    int e0/0/0
    ip add 192.168.3.2 24
    int e0/0/0.1                                #划分子接口
    dot1q termination vid 10                    #更改vid
    ip add 192.168.1.254 255.255.255.0          #与vid的ip保持一致 
    arp broadcast enable                        #开始arp服务
    int e0/0/0.2
    dot1q termination vid 20
    ip add 192.168.2.254 255.255.255.0
    arp broadcast enable
    

     实验结果

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    单臂路由实验:在路由器上利用子接口实现不同VLAN间的通信 1.划分VLAN,将接口添加到对应VLAN里 2.因为24口与路由器相连,要实现路由器和交换机的通信,把交换机的24口设置为trunk口: 3.在路由器上创建子接口、分配...
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    一、分析 1.划分网段 vlan 2:192.168.1.2 192.168.1.3 vlan 3: 192.168.2.2 ...5.单臂路由创建虚拟子接口,封装vlan 2 3 ,配置IP地址,开启ARP广播功能 6.在G0/0/4接口建立trunk干道 7.检查是否连通...

    一、分析

    1.划分网段

    vlan 2:192.168.1.2

    192.168.1.3

    vlan 3: 192.168.2.2

    192.168.2.3

    二、实验

    1.进入交换机关闭日志同步

     

    2.创建vlan 2 3

     

    3.将接口划入到vlan

     

     

    4.建立trunk 干道

     

    5.单臂路由创建虚拟子接口,封装vlan 2 3 ,配置IP地址,开启ARP广播功能

     

     

    6.在G0/0/4接口建立trunk干道

    7.检查是否连通 

    三、总结

    这是单臂路由实验最经典的部分也是最基础,只有先理解这些才会明白后面的相关实验,继续加油! 

    展开全文
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    2022-01-17 19:33:06
    一、单臂路由介绍 单臂路由是指在路由器的一个接口上通过配置子接口(或“逻辑接口”,并不存在真正物理接口)的方式,实现原来相互隔离的不同VLAN(虚拟局域网)之间的互联互通。 VLAN能有效分割局域网,实现各网络...

    一、单臂路由介绍

    单臂路由是指在路由器的一个接口上通过配置子接口(或“逻辑接口”,并不存在真正物理接口)的方式,实现原来相互隔离的不同VLAN(虚拟局域网)之间的互联互通。

    VLAN能有效分割局域网,实现各网络区域之间的访问控制。但现实中,往往需要配置某些VLAN之间能够互联互通。比如,一家公司划分为主管部门、销售部门、财务部门、员工部门等等,这时我们需要为不同部门配置了不同的VLAN,部门之间在划分完VLAN后是不能相互访问的,这样可以有效的保证各部门的信息安全。但经常出现主管部门需要跨越VLAN访问其他各个部门,此时,这个功能就由单臂路由来实现。

    优点:

    能够实现不同vlan之间的通信。

    缺点:

    1.容易成为网络单点故障,配置稍有复杂,现实意义不大。

    2.单臂本身将成为网络的骨干链路,容易形成网络瓶颈。瓶颈是在“三层路由器功能上形成的,不是在线路上形成的”

    3.子接口依然依托于物理接口,就实际应用而言不灵活

    4.每次VLAN间转发都需要查看路由表,严重浪费设备资源

    二、eNSP下单臂路由实验

    拓扑图如下:

    在这里插入图片描述

    目的: 通过配置单臂路由,使得PC机之间可以两两通信。

    PC1配置:
    在这里插入图片描述

    PC2配置:
    在这里插入图片描述

    PC3配置:
    在这里插入图片描述

    SW1配置:

    <Huawei>sys
    [Huawei]sys SW1
    [SW1]undo info-center enable 
    [SW1]vlan batch 10 20 30
    [SW1]int e0/0/1
    [SW1-Ethernet0/0/1]p l a
    [SW1-Ethernet0/0/1]p d v 10
    [SW1-Ethernet0/0/1]int e0/0/2
    [SW1-Ethernet0/0/2]p l a
    [SW1-Ethernet0/0/2]p d v 20
    [SW1-Ethernet0/0/2]int e0/0/3
    [SW1-Ethernet0/0/3]p l a
    [SW1-Ethernet0/0/3]p d v 30
    [SW1-Ethernet0/0/3]int e0/0/4
    [SW1-Ethernet0/0/4]p l t
    [SW1-Ethernet0/0/4]p t a v a
    

    R1配置:

    <Huawei>sys
    [Huawei]sys R1
    [R1]int g0/0/0.10
    [R1-GigabitEthernet0/0/0.10]ip add 192.168.10.1 24
    [R1-GigabitEthernet0/0/0.10]dot1q termination vid 10
    [R1-GigabitEthernet0/0/0.10]arp broadcast enable 
    [R1-GigabitEthernet0/0/0.10]int g0/0/0.20
    [R1-GigabitEthernet0/0/0.20]ip add 192.168.20.1 24
    [R1-GigabitEthernet0/0/0.20]dot1q termination vid 20
    [R1-GigabitEthernet0/0/0.20]arp broadcast enable
    [R1-GigabitEthernet0/0/0.20]int g0/0/0.30
    [R1-GigabitEthernet0/0/0.30]ip add 192.168.30.1 24
    [R1-GigabitEthernet0/0/0.30]dot1q termination vid 30
    [R1-GigabitEthernet0/0/0.30]arp broadcast enable
    

    主机连通性测试:

    PC1 ping PC3:
    在这里插入图片描述
    PC1 ping PC2:
    在这里插入图片描述
    PC2 ping PC3:
    在这里插入图片描述

    三、总结

    通过单臂路由,我们可以实现不同VLAN间的相互访问,需要注意的是:R1中每个子接口的配置过程中,一定不要忘记arp broadcast enable 这条命令。

    在华为的设备中,开启的单臂路由子接口是没有能力主动发送广播ARP请求的,Router想和PC互通的话,Router就需要知道PC的MAC地址,Router需要发送ARP报文去请求PC的MAC地址信息的,但是子接口是没有能力去发送ARP请求的,所以就没有办法完成ARP解析,所以就需要配置arp broadcast enable,去开启子接口ARP广播功能。不然的话,是没有办法使设备互通的。

    展开全文
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    1 引言

    在前两节课的学习中,我们了解了VLAN及Trunk的作用,vlan的作用是控制广播域,不管是广播还是单播,不同的vlan间无法通信。为了便于管理,一个vlan规划为一个网段。以后看到某个网段或vlan,就知道属于哪个部门。
    不同VLAN之间虽没有广播需求但仍有单播通信需求。对数据传输过程中分析发现,阻止不同VLAN之间通信的是交换机里的VLAN表,本节课程主要是分析如何实现不同VLAN之间的通信。

    2 单臂路由

    2.1 路由器子接口

    (1)性质

    • 1) 子接口功能与物理接口一致,仅稳定性不如物理接口,当一个接口分化出子接口后,父接口自身无法再被使用,只是相当于通道。
    • 2) 属于3层接口,具备2层接口功能。
    • 3)是虚拟的,属于逻辑端口

    (2)工作层级:工作于OSI模型第3层。
    (3)不同子接口的MAC地址与父接口相同。
    (4)路由器接口关于trunk及vlan的功能:路由器接口属于3层设备,默认不能配置trunk,但是具备2层设备接口识别VLAN标签、封装和解封装VLAN标签的能力,一个三层接口能够识别且只能识别一种标签,而且需要定义,若不定义三层接口是识别不了标签的。
    (5)例子:如下图,当路由器F0/0接口设置为两个子接口f0/0.1及f0/0.2时,其本身不再发挥网关作用,由子接口各自承担各自网段的网关功能,绑定各自网段的网关IP。对于子接口f0/0.1,需要能封装与解封装VLAN10的标签,其他标签则丢弃,对于子接口f0/0.2同理。
    在这里插入图片描述
    tips:
    1)对于交换机的access接口,会接收不同vlan的数据,不过接收后是否转发需要判断数据的vlan标签是否与自己所属vlan相同。而对于路由器接口,定义了vlan后才能识别vlan标签,而且不接收来自其他vlan的数据帧。
    2)有多少个vlan相当于有多少个网段;有多少个vlan,路由器就创建多少个子接口。

    2.2 工作原理

    必须一个vlan一个网段。不同vlan间通信是靠路由来实现的。
    (1)当CEO部门的员工A要对IT部门员工B通信时,PC首先判读目标IP地址与自身IP地址是否处于同一网段,发现不在同一网段时,需要找网关,(查看ARP缓存或发送ARP广播请求得到f0/0.1的MAC地址)将“网关MAC、自身MAC、类型;IP包头;数据……”等封装成数据帧,发送到交换机f0/1接口。
    (2)交换机从f0/1接口收到数据帧后,f0/1接口根据vlan表为数据帧封装上相应的vlan标签,再送到交换机内部。
    (3)交换机通过学习源MAC地址来更新MAC地址表,
    (4)交换机再检查目标MAC地址,并匹配MAC地址表,将数据帧送到相应接口,发送给f0/24接口。
    (5)交换机f0/24是Trunk接口,允许带各种VLAN标签的数据帧通过,发出时继续保留VLAN标签。
    (6)路由器的两个子接口均只允许带有自己能识别的vlan标签的数据帧通过,因此只有f0/0.1子接口接收该数据帧。子接口接收后将vlan标签去除,组装成原装的数据帧。
    (7)路由器子接口f0/0.1判断目标mac地址是不是自己的,发现是,将帧头帧尾解封装,并将IP包发送入路由器内部。
    (8)路由器检查IP包头中的目标IP,并匹配路由表,检查路由表中是否有数据帧中的目标IP所在网段,有则路由到该接口,即子接口f0/0.2。
    (9)子接口f0/0.2接受到数据帧,打上VLAN20标签(子接口f0/0.2只能识别、封装和解封装vlan20的标签),(查看ARP缓存或发送ARP广播请求得到B的MAC地址)将“B的MAC、自身MAC、类型;IP包头;数据……”等封装成数据帧,发送到交换机f0/24接口。
    (10)交换机f0/24接口收到数据帧,由于是Trunk接口,允许带各种VLAN标签的数据帧通过,发送到交换机内部,发出时继续保留VLAN标签;
    (11)交换机学习源MAC地址来更新MAC地址表,再检查目标MAC地址,并匹配MAC地址表,将数据帧送到相应接口,发送给f0/2接口,
    (12)f0/2接口根据vlan表检查VLAN标签是否与自己同属于一个vlan,检查发现该接口同属于VLAN20,将VLAN标签去掉后发送数据帧。
    (13)B收到数据帧,发现目标MAC及目标IP均是自己,解封装上传至OSI上层。
    (14)至此,完成了不同vlan间的互相通信,网络间所有成员都能互相通信,但相比于未设置VLAN的网络,其最大的意义在于广播被控制在VLAN内部
    在这里插入图片描述

    3 拓展

    在这里插入图片描述

    4 单臂路由实验—基于Cisco Packet Tracer

    按下述网络拓补图进行实验,
    在这里插入图片描述
    (1)PC端IP配置:手动配置IP地址、子网掩码、网关。
    在这里插入图片描述
    (2)对交换机进行设置,对交换机接口进行VLAN及Trunk设置

    '''对交换机1进行设置'''
    #对交换机接口进行VLAN及Trunk设置
    en
    conf t
    ho SW1
    vlan 10
    exit
    vlan 20
    exit
    int f0/1
    switchport access vlan 10	#将接口f0/1划分至VLAN10。
    exit
    int f0/2
    switchport access vlan 20	#将接口f0/2划分至VLAN20。
    do show vlan brief			#查看vlan表配置结果
    int f0/3
    Switchport mode trunk		#设置该接口为Tunck
    exit
    int f0/10
    Switchport mode trunk		#设置该接口为Tunck
    exit
    do show vlan brief			#查看vlan表配置结果
    do write
    '''对交换机2进行设置'''
    #对交换机接口进行VLAN及Trunk设置
    en
    conf t
    ho SW1
    vlan 10
    exit
    vlan 20
    exit
    int f0/1
    switchport access vlan 10	#将接口f0/1划分至VLAN10。
    exit
    int f0/2
    switchport access vlan 20	#将接口f0/2划分至VLAN20。
    exit
    do show vlan brief			#查看vlan表配置结果
    int f0/3
    Switchport mode trunk		#设置该接口为Tunck
    exit
    do show vlan brief			#查看vlan表配置结果
    do write
    

    在这里插入图片描述
    (3)对路由器进行设置

    '''对路由器进行设置'''
    en
    conf t
    int f0/0							
    no shut								#总接口开启后,其下子接口才能开启
    exit
    int f0/0.1							#对f0/0创建第1个子接口,回车进入该子接口配置模式
    encapsulation dot1q 10				#封装与解封装VLAN10
    ip add 10.1.1.254 255.255.255.0 	#与实际接口类似,该子接口是10.1.1.0网段的虚拟网关
    no shut								#开启子接口
    exit
    int f0/0.2							#对f0/0创建第2个子接口
    encapsulation dot1q 20				#封装与解封装VLAN20,注意,需要先封装vlan标签再配ip,否则ip配不成功
    ip add 20.1.1.254 255.255.255.0 	#与实际接口类似,该子接口是20.1.1.0网段的虚拟网关
    no shut
    exit
    #功能检查
    do show ip int b					#查看接口列表信息
    do show run                        # 查看配置参数
    do show ip route 					#查看路由表,该实验仅有两个网段以直连路由形式出现,故无需手动配置。
    

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    (4)验证:vlan1尝试ping vlan2,可以ping通。
    在这里插入图片描述
    tips:
    在实验中,遇到两个地方需要注意下:
    ①在交换机1中,将f0/10设置为trunk接口时,并没有显示成功,vlan表中的vlan1中仍有f0/10,当将路由器配置完成后,交换机1中的f0/10才成功设置为trunk接口;
    ②在给路由器的子接口配IP时,先配的IP并开启后,再封装vlan标签。配置完成后查看路由器配置时,发现子接口的IP并没有配置成功,又重新将IP配置一遍。因此需要注意,接口需要定义vlan标签时,需要先定义再配IP。不知道是由于原理的问题,还是由于是软件的问题

    5 归纳

    (1)了解单臂路由的作用。
    (2)掌握理解单臂路由的工作原理,重点理解整个通信过程中交换机、路由器的工作原理。
    (3)掌握实验的逻辑过程以及熟悉相关命令。

    参考文章

    [1] 《单臂路由工作原理及简单实验
    [2] 视频传送门

    展开全文
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